渣油加氢汽油管线开裂成因的研究

本文通过输油管线不锈钢弯头在试车过程中的失效分析,对弯头开裂成因进行试验研究。试验结果表明,弯头母材上的大多数裂纹是成形时的制造缺陷,沿该缺陷扩展的裂纹有Ｃｌ＾－应力腐蚀的促进作用。     

成品油输送用X60感应加热弯管开裂原因分析

某成品油管道工程在投产前的试压过程中,发现某X60感应加热弯管外弧侧出现纵向及横向开裂,从而导致试压泄漏。通过力学性能检验、组织分析、扫描电镜分析及能谱分析,讨论了该感应加热弯管开裂的原因。分析结果表明,其开裂的具体原因有两个,一是在弯管热煨制过程中,裂纹部位温度过高,从而促使该处的组织转变为粗大的板条状贝氏体,其力学性能恶化,在弯管弯曲时外弧侧在拉应力的作用下产生横向开裂;二是由于母材中镶嵌的夹渣缺陷,破坏材料的连续性,并形成局部应力集中,在母管成型时可能会导致纵向开裂,也是弯管弯制时横向开裂的诱因之一。     

MT-2型弹簧淬火裂纹分析

某公司在生产MT-2型货车缓冲器弹簧时,热卷弹簧淬火后出现了纵向裂纹。对纵向开裂的弹簧进行了化学成分、金相及断口分析,结果表明,弹簧淬火开裂的主要原因是原材料组织的带状偏析和钢中沿扎制方向存在的数量多且粗长的非金属夹杂物,导致弹簧在试压过程中断裂。     

高压金属软管失效分析及可靠性优化

基于一起软管泄漏故障，以金属软管为研究对象，通过对故障件断口进行宏观和微观检验、组织及成分分析，完成了故障机理分析，明确了故障发生原因。结果表明：泄漏原因为金属波纹管开裂，裂纹位于焊缝融合线附近的热影响区，波纹管开裂失效原因为疲劳损伤累积导致的结构强度退化，失效模式为弯曲疲劳开裂，断面未见材料缺陷及主成分异常。根据故障原因和失效分析结果，提出了高压金属软管的抗疲劳及可靠性优化措施。文中对高压金属软管开裂的故障分析过程及提出的优化措施，为类似故障的分析和预防以及可靠性提升提供了参考依据。     

输气管线用国产A105钢法兰盘的开裂原因分析

某输气管线用国产A105钢法兰盘在-16℃条件下的输气试压过程中出现贯穿裂纹造成失效;利用光学显微镜、扫描电子显微镜、材料试验机等对失效法兰盘的化学成分、显微组织、力学性能以及裂纹的形成、扩展进行了分析,以找出失效原因。结果表明:失效法兰盘材料组织粗大,局部区域有出现魏氏组织倾向,材料塑性、冲击韧性较差,满足不了标准要求;裂纹起源于法兰盘颈部斜坡面与平台交界应力集中处的加工刀痕根部,在焊接残余应力和管线压力的共同作用下,裂纹沿脆性组织扩展,最终造成法兰盘开裂失效。     

某汽车轮毂轴承法兰内圈开裂原因

某厂生产过程中发现一批汽车轮毂轴承法兰在大盘面倒圆角区域发生开裂,采用宏观检查、化学成分分析、硬度测试、金相检验、扫描电镜及能谱分析等方法对开裂原因进行了分析。结果表明:该批轮毂轴承法兰内圈开裂主要是由于连铸坯头尾的切除量不足导致原材料中存在残余缩孔缺陷;在锻造过程中裂纹从缩孔处萌生并沿材料变形方向不断扩展,最终导致法兰内圈开裂。建议加强对原材料的入厂质量检验,重点关注其低倍组织及缩孔缺陷。     

冷挤压无缝等径三通泄漏原因探究

通过宏观检查、荧光磁粉探伤、化学成分分析、金相检验、断口分析及能谱分析等方法对DN50无缝等径三通开裂泄漏原因进行分析。结果表明,该三通在冷挤压成型制造过程中内壁产生裂纹,在后续水压试验过程裂纹扩展穿透整个壁厚,从而导致泄漏。     

螺伞齿轮轴纵向贯穿性开裂原因分析

通过断口的宏观及微观形态与金相组织的分析,查明由于锻件本身存在的缺陷,导致螺伞齿轮轴在淬火过程中产生裂纹,随后裂纹沿径向及轴向扩展,直至纵向贯穿性开裂。     

低合金高强钢焊接构件在高温锅炉水中的应力腐蚀开裂行为研究

分析了某公司的2#乙二醇R-120环氧乙烷反应器中C-11环焊缝开裂原因。对开裂C-11环焊缝开展了化学成分、金相观察、硬度测试、断口微观观察、EDS能谱分析等试验研究。试验发现：壳程、管板母材和焊缝金属化学成分分别满足SA543 Type B CL.1,SA508 Gr.4N CL.1和MGS 80的要求;从内壁管板侧热影响区起裂的主裂纹穿晶扩展,裂纹尖端沿晶扩展并有分叉,具有应力腐蚀裂纹特征;内壁附近焊缝两侧热影响区局部有马氏体组织;管板侧热影响区硬度最高为466.3 HV10;断口观察发现裂纹在内壁产生,是多源裂纹,沿壁厚向外壁扩展15 mm,断口上有冰糖状等轴晶和柱状晶;裂纹断口探测到P和Na元素。该反应器开裂原因是由于焊接导致在管板与壳程焊接区域存在较高的残余应力,在高温锅炉水介质中,发生了应力腐蚀开裂,由内壁向外扩展,最终导致泄漏。     

汽车扭力梁加强板焊缝裂纹原因分析

汽车后扭力梁在四立柱耐久试验进行到规定里程近90%时,发现两处加强板和扭梁焊缝末端有明显裂纹。为找出裂纹产生原因,对两裂纹处进行了断口分析、化学成分分析和显微组织分析,并对该结构进行了仿真模拟受力分析。测试结果表明:一处裂纹起源于加强板和焊缝的未焊合处,另一处起源于加强板和焊缝的热影响区,焊缝裂纹的扩展属低应力疲劳扩展。扭力梁和加强板及焊缝的成分、显微组织、焊缝力学性能分析均满足设计要求;仿真分析表明,焊缝末端集中受力远低于屈服强度,存在未焊合缺陷并且服役应力小的区域先于其他服役受力大的区域先开裂。焊缝裂纹的根本原因是存在未焊合焊接缺陷,及焊接过程中的残余应力作用。     

钢轨漏磁检测仿真分析及试验研究

为保障高速铁路的行车安全,针对现有高速铁路钢轨轨面伤损检测的需求,设计了一种携带有漏磁检测装置的钢轨探伤小车,并分析了钢轨探伤小车的结构组成和漏磁检测装置的检测原理。同时,在有限元分析软件 ＡＮＳＹＳ中建立了钢轨轨面漏磁检测的三维有限元模型,针对钢轨轨面主要的裂纹类和圆柱形缺陷,在软件中进行了钢轨缺陷的漏磁场特征仿真分析。通过计算分析,得出钢轨缺陷漏磁检测信号与传感器提离值、裂纹类缺陷长度、裂纹类缺陷深度、圆柱形缺陷直径、圆柱形缺陷深度的对应变化关系。最后,通过制备人工裂纹类和圆柱形钢轨缺陷,搭建起钢轨漏磁检测的试验平台,通过漏磁检测试验,验证了软件仿真结果的正确性。     

滚动接触下裂纹充液行为研究

为研究液体渗入裂纹后裂纹的演变过程，建立了滚动接触圆盘-平面裂纹充液二维模型。裂纹表面与圆盘-平面接触面组成腔体结构，圆盘的运动使裂纹表面发生变形、腔体体积减小从而导致腔体内压力增大，最终表面裂纹在腔体高压作用下加速扩展。基于表面裂纹接触状态的变化，研究腔体形成、密封和泄漏三个阶段裂纹应力强度因子曲线及扩展方向的演变。结果表明，腔体内部压力小于裂口接触位置最大压力，液体增压效应随裂纹几何尺寸的增加显著增强，增加裂纹长度与裂口宽度使裂纹扩展模式从Ⅱ型转为Ⅰ型；随着裂纹扩展，腔体内部的液体泄漏使腔体产生动态自密封-泄漏现象。     

高压蒸汽管道封头开裂失效分析

为了查明高温蒸汽管道封头开裂失效原因,针对封头进行了开裂形貌、裂纹断口和金相组织等检测分析。结果表明：封头开裂的失效性质是热疲劳,造成封头开裂的主要原因是雨水长期泄漏对高温封头外壁急冷产生热应力,封头锻造工艺造成的组织缺陷也促进了裂纹的萌生和扩展。结合现场实际情况,提出了一些建议措施,避免了类似失效事故的发生。     

压力容器"破前漏"准则的实验研究

为了研究压力管道“破前漏”准则，完成了两组带裂纹圆筒的静压爆破实验实验证明爆破压力是由于裂纹穿透容器壁之后沿长度方向扩展的临界压力决定的，泄漏压力是裂纹沿深度方向扩展时由韧带的屈服撕裂所需要的极限压力决定的，前者与后者之比大于1，则泄漏失效，若该比值小于1则爆破失效。“破前漏”准则正确地预测了实验容器的失效方式，用此方法分析一些文献给出的实验数据，其实验结果和理论符合较好。     

高压容器泄漏中发生的焦耳-汤姆逊效应研究

压缩天然气的海上运输技术由于其经济效益而即将走向商业化。在运输船上的压强高达25 MPa的压力容器是其设计的重点。破前漏准则是维护压力容器完整性的一个重要方法。然而,在压力容器泄漏中发生的焦耳-汤姆逊效应所导致的裂纹周围金属温度的降温可能会影响到破前漏准则的有效性。对在压力容器的泄漏中发生的焦耳-汤姆逊效应做了相关的试验研究。因氩气不易燃烧且具有与甲烷相似的焦耳-汤姆逊系数而被选作试验气体。设计一个全新的用于压力容器泄漏试验的焦耳-汤姆逊测试系统。根据美国机械工程师学会(American Society of Mechanical Engineers,ASME)锅炉和压力容器规范设计和加工一个试验用的压力容器。采用液氮断裂方法在一块测试板上制作一个与自然裂纹相似的贯穿裂纹。在30℃的环境温度和9.1 MPa的最大内部压强下,测试板外表面沿裂纹方向测得的最低温度是12.5℃,沿裂纹对角线方向测得的最低温度是7.9℃,裂纹出口处得到的氩气的温度是-9.2℃;测试板内表面沿裂纹方向测得的最低温度是15℃,容器内部裂纹附近测得的氩气的温度是-7.1℃。试验结果表明,在整个测试过程中,测试板内外表面的温度沿裂纹不同方向的变化趋势基本上一致。     

300M钢锻件中的裂纹扩展机理

对300M钢制筒锻件中的裂纹缺陷进行了观察与分析，并对裂纹扩展的机理进行了研究。结果表明，钢制锻件中裂纹是以微孔聚集型延性开裂并扩展，裂纹断面及其附近的凹坑别是伴随着锻造裂纹的产生以及微裂纹和空洞的形成、连通、圆钝、氧化而形成。     

减底渣油泵P-17/1出口弯头爆管失效分析

通过无损探伤、断口检验、电镜和能谱分析,以及机泵的状态监测等方法,对某车间减压塔底部渣油泵P-17/1出口管线开裂、弯头爆管进行了分析。发现该泵出口管线开裂、弯头爆管的主要原因有：首先在停车用蒸汽和水对管线进行清理时,未处理干净,管线中残存的硫、氯发生浓缩;其次在很小的区域安装4个不锈钢弯头,造成残余应力过大,在焊缝处形成应力腐蚀裂纹;第三由于机泵及相连管线的振动,裂纹进一步扩展,最后由于吹扫的压力,发生爆管。     

X80管线钢焊接接头TEM观察下的断裂行为对比

对X80管线钢焊接接头3个区域的试样在透射电子显微镜（TEM）下进行原位拉伸试验,通过观察各个区域裂纹的萌生与扩展过程,对其微观断裂行为进行了研究和分析。结果表明：母材区中,裂纹萌生扩展主要以多裂纹起裂为主,表现为沿晶扩展的断裂形式,最后造成在切应力作用下的剪切脆性断裂;热影响区内,主裂纹首先在切应力作用下以45°方向起裂,整个扩展过程是主裂纹钝化、位错发射、主裂纹前方无位错区形成、微裂纹形核、主裂纹与微裂纹连接扩展这一多尺度过程不断重复的过程,最后导致准解理穿晶断裂;焊缝区中,从主裂纹分支出多条裂纹,裂纹均以与拉伸轴成45°的方向起裂,表现为沿晶与穿晶混合的断裂模式,最后造成穿晶脆性解理断裂。     

铁磁构件内外表面裂纹低频漏磁检测技术研究

针对承压设备中铁磁性构件内外壁损伤检测问题,发展了一种低频漏磁检测技术。对低频漏磁信号进行分析处理,提取出的低频漏磁信号的幅值和相位信息,用于铁磁构件内外表面损伤检测与定量评价。通过数值仿真和检测实验,研究了裂纹深度和位置(上表面或下表面)的裂纹对漏磁场特征参数空间分布的影响。结果表明,漏磁信号的幅值特征参数和相位特征参数均可用于铁磁性构件上下表面一定深度范围内裂纹检测及定量表征,但两个参数对不同位置及深度范围内裂纹检测的敏感性不同。当裂纹位于试件上表面时,幅值特征参数对裂纹深度变化更敏感;而当裂纹位于试件下表面时,相位特征参数对裂纹深度变化的敏感性更高。本文研究工作为承压设备中铁磁性构件内外壁损伤检测做了有益探索。     

压力容器裂纹缺陷剩余寿命预测

针对压力容器所含缺陷安全程度这一问题,在试验的基础上,运用失效路径仿真与失效速率仿真的手段,以速率拐点为安全裕度终点,给出了一种预测裂纹缺陷剩余寿命的计算方法,并指出了剩余寿命的影响因素。该方法以国标GB/T 19624-2004《在用含缺陷压力容器安全评定》为理论依据,沿着缺陷失效路径计算其剩余寿命,考虑了随着安全裕度的衰减失效速率的变化,运用积分方程和Pairs迭代公式,可以计算出裂纹缺陷在任何尺寸的动态安全裕度。