T型過(guò)濾器主體產(chǎn)生裂紋宏觀觀察和微觀觀察分析

某公司乙烯改造工程乙烯裝置管道安裝的一直流式T型過(guò)濾器，在使用4天后過(guò)濾器主體產(chǎn)生裂紋，通過(guò)搶修補(bǔ)焊后再次投人使用，一天后又在補(bǔ)焊對(duì)稱位置產(chǎn)生裂紋。T型過(guò)濾器材質(zhì)為0Cr18Ni9(低溫)，介質(zhì)為C1-C2烴(含有21%氫組分)；管線系統(tǒng)的操作壓力為，3.32MPa，操作溫度為-99℃，設(shè)計(jì)壓力為4.15MPa，設(shè)計(jì)溫度為-105℃。發(fā)生失效的T型過(guò)濾器實(shí)物見(jiàn)圖1，裂紋位置見(jiàn)圖2。

                                                               圖1 T型過(guò)濾器實(shí)物                                      圖2 裂紋位于焊接熱影響區(qū)

1、宏觀觀察

經(jīng)過(guò)對(duì)解體前后T型過(guò)濾器的裂紋宏觀觀察發(fā)現(xiàn)：裂紋是位于焊接熱影響區(qū)，垂直于焊縫，并垂直于三通冷加工變形量最大的方向；裂紋與斷口附近沒(méi)有明顯的塑性變形，呈現(xiàn)脆性斷裂的特征；另外兩條焊縫之間的距離太小，焊接出現(xiàn)比較嚴(yán)重的燒損咬邊以及焊接線能量過(guò)大的跡象。上述觀察結(jié)果表明，T型過(guò)濾器的失效是在較高的殘余應(yīng)力水平作用下發(fā)生的脆性斷裂 。

2、微觀觀察

對(duì)T型過(guò)濾器焊縫附近的裂紋進(jìn)行掃描電鏡分析，發(fā)現(xiàn)裂紋具有以下特征：裂紋具有解理斷口特征，且在裂紋解理面上存在雞腳形貌，見(jiàn)圖4和圖5；主裂紋上存在二次裂紋，部分二次裂紋發(fā)生在晶界，見(jiàn)圖6；裂紋上有明顯的臺(tái)階，見(jiàn)圖7。上述結(jié)果表明，裂紋具備脆性斷裂的基本特征，且具有明顯的氫脆形貌。

                                              圖4 斷口具解理特征(20×)                                                圖5 解理面上有雞爪形貌(2000×)

                                                圖6 二次裂紋(2000×)                                                                  圖7 斷口存在臺(tái)階(75×)

進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，在T型過(guò)濾器斷口處有大量的微小孔洞，管子內(nèi)壁存在一層組織結(jié)構(gòu)疏松的多孔層，這些為介質(zhì)特別是氫原子進(jìn)入管壁提供了有利的條件。