电厂0Cr18Ni9不锈钢油管断裂失效分析电厂0Crl8Ni9不锈钢油管断裂失效分析刘健,宋西平(北京科技大学新金属材料国家重点实验室,北京100083)摘要:采用光学显微镜,扫描电镜等分析手段,对某电厂0Crl8Ni9不锈钢油管断裂表面的金相组织,断口形貌进行了分析和检测,并同正常0Crl8Ni9不锈钢油管的金相组织进行对比.结果表明,断裂油管的显微组织为等轴状奥氏体,晶粒大小在10—40m之间变化,这同正常油管的显微组织基本相同.断口分析表明,在断口表面存在大量的疲劳条纹,显示典型的疲劳断裂特征,表明疲劳断裂是其主要失效方式,而油管的高频振动是造成疲劳断裂的主要原因.关键词:0Crl8Ni9不锈钢;油管;疲劳断裂;失效分析中图分类号:TG142.71;TGll3.25文献标识码:B文章编号:0254-6051(2007)12-0103-03Failureanalysison0Crl8Ni9stainlesssteeloiltubeinapowerplantLIUJian,SONGXi—ping(StateKeyLab.forAdvancedMetalsandMaterials,UniversityofScienceandTechnologyBeijing,Beijing100083,China)Abstract:Metallurgicalstructureandfracturemorphologyof0Crl8Ni9stainlessoiltubeinapowerplantwereanalyzedanddetectedbymeansofopticalmicroscopeandscanningelectronmicroscope,comparedwiththemetallurgicalstructureofequiaxedcrystals,withthegrainsizeofabout10-40m,whichwasalmostthesamewiththatofthemicrostmctureofnormaloiltube.SEManalysisfoundthattherewereplentyoffatiguestriationsonthefracturesurface,thetypicalcharac—teristicoffatiguefracture,whichindicatedthatfatiguefracturewasthemainfailuremode,andthehigh一~equencyvibra—tionoftheoiltubewasthemainfactoroffatiguefracture.Keywords:0Crl8Ni9stainlesssteel;oiltube;fatiguefracture;failureanalysis近几年电厂由于电液调节系统油管出现裂纹或断裂而引发的事故时有发生,造成一定经济损失的同时,也威胁到电厂的安全生产,一些人认为导致管道失效的原因是焊接造成母材晶粒粗大,脆硬性增加,因此完厂电液调节系统油管在运行不到6个月后发生了断裂事故,该断口距管道焊接连接部位2cm,管道的材质为0Crl8Ni9不锈钢,母材及焊后均采用了常规工艺热处理.笔者结合电厂实际运行情况,对断裂管道进行检测分析,得出一些有益的结论.1分析方法试样断口并观察外观,用CAMBRIDGE$250一MK2扫描电子显微镜观察断口形貌,然后将断口磨平,抛光,侵蚀,用LeciaDC100金相显微镜对断口部位的显微组织进行观察和分析,并用430SVD维氏硬度计进行硬度测试,载荷砝码300g,保载时间15S.作者简介:刘健(1984一),男,山西临汾人,硕士研究生,主要从事金属材料组织与性能方面的研究.E-mail:liujian-218@收稿日期:2007-06-272结果与分析1可以看出管壁厚明显不均匀,经测量,最薄处如箭头mm之间.(n———△—一\油管断群处.图1油管断裂位置示意图及断裂面的宏观形貌macrographofthefracturesectioninoiltube2a和b可以看出,无论厚壁处或薄壁处,其断口显微组织都为等轴状的奥氏体,显微组织正常,未发现异常现象,但在断口较薄部分的显微组织中观察到部分滑移线(图2b),说明这里在断裂前经历了一定的塑性变形.观察正常管道的组织,见图2c,其显微组织和断口较厚部分的显微组织基本相同,但无变形痕迹.《金属热处理)2007年第32卷第l2期103图20Crl8Ni9钢油管的显微组织(a)断口较厚处(b)断口较薄处(C)正常部位(a)Thickerzoneofthefracturesection(b)Thinnerzoneofthefracturesection(C)Normalzone图3为断口处和正常管道的晶粒大小统计分布,两者晶粒尺寸主要分布在10～40m之间,同时±±0.2(95%C.L),基本无差别.图3油管断口处与正常管道晶粒大小的统计分布fracturesectionandnormalpiping表1为正常管道和断口处的维氏硬度测试结果,可看出它们平均值基本相同,说明断口管道力学性能正常.表1油管的维氏硬度(HV0.3)Table1Viekershardnessoftheoiltube(HV0.3)可观察到细小的疲劳裂纹,裂纹从外壁如箭头A所指的一表面缺陷萌生,并向内壁方向扩展,如箭头B所示.由图4b可看出心部存在大量疲劳裂纹,从图4c可观察到明显的撕裂棱,说明油管最后在这里发生瞬间断裂.图4断裂油管断口的扫描电镜照片(a...