1 不銹鋼法蘭開裂原因理化分析

　　首先，對開裂法蘭進行了化學成分分析

　　分析結果表明，該法蘭及焊接材料的化學成分均符合相關標準要求。對該法蘭頸部外表面及密封面分別進行布氏硬度測試，其布氏硬度測試值符合JB4728-2000標準要求。

　　在材料化學成分合格、硬度檢測合格、管道安裝符合技術要求、耐壓試驗操作規范的前提下，管道法蘭在耐壓試驗過程中開裂，說明產生的缺陷與法蘭的內部組織結構或其他未知因素有關。

　　2 裂紋性質分析

　　2.1 表面裂紋形貌

　　將該泄漏法蘭從管道上切割下來，對其進行全面宏觀檢查，發現法蘭內表面存在裂紋，最長為3mm，寬為0.5mm，裂紋及其附近已經產生銹漬;法蘭螺栓孔內表面也發現較多裂紋;法蘭密封面及其他位置發現多處非金屬夾雜物，個別非金屬夾雜物因脫落在法蘭密封面表面形成小凹坑，凹坑最大為 2.0mm，最小為 0.8mm，凹坑的邊緣有肉眼可見的微小裂紋。

　　對同廠家、同批次的其他奧氏體不銹鋼法蘭進行現場宏觀檢查，發現多件法蘭存在不同程度的缺陷，有的法蘭外表面存在肉眼可見的明顯裂紋。宏觀檢查結果進一步表明，法蘭泄漏與法蘭本身因素有關系。

　　2.2 剖面裂紋形貌

　　為進一步探求法蘭泄漏的真正原因，隨機選擇一件同廠家、同批次，且密封面上因非金屬夾雜物脫落而形成小凹坑的平焊法蘭，對其進行解剖，將其分成大小不均的三份，仔細觀察其剖面發現，法蘭的6個剖面中有4個剖面有肉眼可見的裂紋，裂紋幾乎貫穿整個剖面。

　　選擇其中一個剖面，經粗磨、細磨、腐蝕后觀察，裂紋更加明顯，幾乎貫穿了整個剖面。裂紋具有一定的寬度，大多裂紋空隙處噙含黑色非金屬夾雜物，其中有一處夾雜物距離法蘭密封面約3.0mm，直徑約 2.5mm，夾雜物上部至密封面有明顯的補焊痕跡，補焊面積約380mm2，補焊深度達3.0mm。

　　在這條新建的工藝管道上，使用的管道組成件并非是利舊品，而是新購進的產品，在法蘭剖面上發現了多處噙含非金屬夾雜物的裂紋，可以初步判定：裂紋的產生與大量存在的非金屬夾雜物有關。而剖面上的補焊痕跡，卻是一種令人費解的、非常不正常的現象。

　　2.3 金相組織分析

　　為進一步探求裂紋產生的原因，弄清楚新購買的法蘭在組焊到管道上之前是否真的經歷了補焊，對法蘭剖面裂紋位置進行金相檢驗。

　　取1中所述試件，對法蘭剖面上有補焊痕跡的位置進行細磨、拋光，在100倍顯微鏡下觀察，裂紋更加清晰，較長的裂紋內部含有體積較大的條狀非金屬夾雜物(見圖2)及剖面上彌散的點狀非金屬夾雜物;裂紋尖端禿鈍，裂紋兩側未見明顯異常現象;該處金相組織含枝晶狀奧氏體，是典型的奧氏體不銹鋼焊接接頭組織。

　　3 裂紋性質判定

　　綜合上述法蘭裂紋形貌、斷口特征、裂紋微觀形貌及金相組織分析結果，表明裂紋產生在法蘭生產過程中，屬于沿夾雜物尖端的鍛制裂紋。為了消除法蘭表面明顯的裂紋，在法蘭出廠前確實經歷了補焊。

　　4 裂紋成因分析

　　4.1 大量存在的非金屬夾雜物，是裂紋產生的根源

　　由于制造法蘭的鍛坯內存在大量的非金屬夾雜物，在鍛制過程中，體積型夾雜經反復鍛制，變成面積型夾雜，使材料內部產生了沿夾雜物尖端的鍛制裂紋。體積較大的夾雜物鍛制后變成了尺寸較大的裂紋;體積較小的夾雜物鍛制后變成了尺寸較小的微裂紋。這些裂紋大多是埋藏裂紋。

　　鍛坯經過機加工后，埋藏裂紋有的變成了表面裂紋，這就是宏觀檢查中發現法蘭內外表面、螺栓孔內存在較多的微裂紋的原因。對于法蘭表面尺寸較大的裂紋，為了能讓產品出廠，生產廠家采取了打磨→消除表面裂紋→補焊→再次機加工等手段，使法蘭外觀上看起來沒有明顯的缺陷。這就是法蘭補焊面積380mm2、補焊深度3mm的原因。

　　4.2 鍛制裂紋在試驗壓力作用下進一步擴展，致使法蘭最終泄漏

　　大量存在的非金屬夾雜物，會降低材料的塑性和韌性，裂紋內部的夾渣使裂紋的尖端產生應力集中，法蘭無法承受外加載荷，致使在耐壓試驗過程中，試驗壓力剛剛達到0.6MPa，法蘭便開裂泄漏。

　　5 采取的措施

　　(1)將所有問題法蘭全部更換。

　　(2)繼續查找本裝置中使用的同廠家、同批次的其他管件，采用相應檢驗手段，確認其是否合格。

　　(3)對新更換的法蘭，除了復驗其化學成分、力學性能外，還應進行宏觀檢查，評價其幾何尺寸和表面光潔度，并檢查是否有非正常幾何尺寸不連續處。