詳解截止閥斷裂的原因

某化工廠液氨球罐排放管上安裝的截止閥在使 用過(guò)程中發(fā)生端法蘭密封面泄漏, 經(jīng)對(duì)法蘭抱箍處 理, 繼續(xù)運(yùn)行了一段時(shí)間。日前截止閥在關(guān)閉狀態(tài) 下從抱箍法蘭內(nèi)側(cè)斷開(kāi), 端法蘭與閥體脫離。

截止閥斷裂法蘭的斷口表面有 一層白色覆蓋物, 在清洗前萃取斷口表面覆蓋物供 能譜成分分析。清洗后從斷口表面形貌可見(jiàn), 斷裂 起源于法蘭的內(nèi)圈, 由內(nèi)向外開(kāi)裂, 斷裂源區(qū)寬約 3 mm。此外, 在法蘭的內(nèi)圈與斷裂源區(qū)對(duì)應(yīng)的部 位, 觀察到二處明顯的腐蝕坑及一個(gè)約20 mm ×20 mm 的鑄造缺陷。

應(yīng)用掃描電鏡和電子探針觀察 與分析法蘭斷口表面形貌及缺陷區(qū)域顯微成分, 應(yīng) 用金相顯微鏡觀察法蘭的組織。

清洗后從法蘭斷裂源區(qū)斷口形貌可見(jiàn)法蘭的內(nèi) 圈表面沿晶腐蝕開(kāi)裂, 斷面上有約1 mm 長(zhǎng)的二次 裂紋, 斷裂源區(qū)附近平坦的區(qū)域?qū)挾燃s為3 mm , 長(zhǎng)度約占圓周的1/ 5 。法蘭裂紋擴(kuò)展區(qū)域斷口呈解 理斷裂形式。

清洗前萃取的斷口表面覆蓋物, 經(jīng)能譜定性分 析結(jié)果主要富集的是Ca 、Si 、Mg、Fe 及P 等元 素, 與截止閥外表面涂料的成分接近。

法蘭正常部位的金相及電子金相組織可見(jiàn)石墨 呈片狀, 是典型的灰鑄鐵顯微組織, 在灰鑄鐵中珠 光體呈細(xì)片狀, 有少量的磷共晶。

法蘭內(nèi)圈鑄造缺陷截面電子金相組織可見(jiàn), 在 鑄造缺陷內(nèi)鑲嵌大量的砂粒。砂粒能譜定性分析結(jié) 果顯示, 這些砂粒主要富集的是Si 、Al 、Mn、Ca 、 K、Na 、Mg、Fe 及P 等元素。

截止閥端法蘭斷裂是因?yàn)樵撻y長(zhǎng)期使用, 材料劣 化, 承受不了液氨球罐壓力的波動(dòng), 以腐蝕疲勞為 源, 造成了瞬間斷裂。這一方面說(shuō)明制造質(zhì)量有問(wèn) 題, 使閥門(mén)存在制造缺陷。另一方面說(shuō)明用戶對(duì)設(shè)備 缺乏管理和維護(hù), 無(wú)設(shè)備使用壽命期限概念, 最終導(dǎo) 致截止閥斷裂。閥門(mén)使用過(guò)程中, 既要不斷維護(hù), 保 證其正常工作, 又要定期更換, 避免其出現(xiàn)事故。

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