大型锻造法兰脆性开裂原因分析
锻造裂纹分析
锻造裂纹钢在锻造过程中形成的裂纹是多种多样的，形成原因也各不相同。
主要可分为原材料缺陷引起的锻造裂纹和锻造本身引起锻造裂纹两类。
属于前者的原因有残余缩孔、钢中夹杂物等冶金缺陷；属于后者的原因有加热不当、变形不当及锻后冷却不当、未及时热处理等。
有些情况下裂纹的产生可能同时含有几方面的原因。
锻造变形不当常引起裂纹。
最常见的是变形速度太大，钢的塑性不足以承受形压力而引起的破裂。
这种裂纹往往在锻造开始阶段就发生，并迅速扩展。
应及时采取措施纠正锻造工艺，并切除有裂纹的钢材或报废锻件。
另外一种是低温锻裂，在裂纹处往往有较多的低温相组织。
为避免这种裂纹产生，应使钢在锻造变形过程中不发生相变，要正确掌握和控制终锻温度。
鉴别裂纹形成的原因，应首先了解工艺过程，以便找出裂纹形成的客观条件，其次应当观察裂纹本身的状态，然后再进行必要的有针对性的显微组织分析，微区成分分析。
举例如下：对于产生龟裂的锻件，粗略分析可能是：①由于过烧；②由于易溶金属渗入基体金属(如铜渗人钢中)；③应力腐蚀裂纹；④锻件表面严重脱碳。
这可以从工艺过程调查和组织分析中进一步判别。
例如在加热钢以后加热钢料或两者混合加热或钢中含铜量过高时，则有可能是铜脆。
从显微组织上看，铜脆开裂在晶界，除了能找到裂纹外，还能找到亮的铜网，而在单纯过烧的晶界只能找到氧化物。
应力腐蚀开裂是在酸洗后出现，在高倍观察时，裂纹的扩展呈树枝状形态。
锻件严重脱碳时，在试片上可以观察到一层较厚的脱碳层。
裂纹与折叠的鉴别，不仅可以从受力及变形的条件考察，亦可以低倍和高倍组织来区分。
一般裂纹与流线成一定交角，而折叠附近的流线与折叠方向平行，而且对于中、高碳钢来说，折叠表面有氧化脱碳现象。
折叠的尾部一般呈圆角，而裂纹通常是尖的。
具有裂纹的锻件经加热后，裂纹附近有严重的氧化脱碳，冷却裂纹则无此现象。
由缩管残余引起的裂纹通常是粗大而不规则的。
由冷校正及冷切边引起的裂纹，在裂纹的周围有滑移带等冷变形痕迹。
20CrMnTi锻造开裂原因分析_崇鹏
图 5 氮化钛夹杂物
图 8 ห้องสมุดไป่ตู้常区域组织 F + P
5 分析与讨论 从化学成分上看，钢的成分符合国家标准。 从金相检验结果来看，钢中裂纹走向交错分布， 裂纹形态各异，说明钢基体承受了较大的作用力或基 体本身存在缺陷而无法承受这种作用力下的变形，导 致形成了较复杂的裂纹特征。 有的裂纹附近出现大量的高温氧化圆点，因高温 氧化圆点必须在 900℃ 以上，而且还要有一定的时间 才能形成，这么多的高温氧化圆点应该在加热炉内才 能形成，也就是说钢材在锻造加热前已经有暴露于外 表的缺陷。而且裂纹内填充了大量的夹杂物，这些夹 杂物有内生的氧化夹杂物、大量的氮化钛夹杂物以及
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的部位有明显的富碳现象（ 图 7） ，而正常区域组织为 F + P（ 图 8） 。
图 2 整个试面上的夹杂物
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图 3 裂纹周围的氧化物
图 6 混合组织区
图 4 裂纹头部的外来夹杂物
图 7 增碳部位组织 P + F网
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20CrMnTi 锻造开裂原因分析
崇 鹏 （ 扬子重机）
摘 要 通过成分分析、金相检验等方法对 20CrMnTi 制成的半成品锻造开裂原因进行分 析。结果表明： 由于钢中存在大量的夹杂物，导致锻造开裂。
≤0． 035
Cu
Cr
0． 04
1． 03
― 1． 00 ～ 1． 30
（ %） Ti 0． 075 0． 04 ～ 0． 10
4 金相检验 取缺陷处试样横向制样观察，整个试面布满了大 量的夹杂物（ 图 2 ） ，有的夹杂物沿轧制方向延伸较 长，甚至超过几个视场。试面上有多条裂纹，有的从 边缘向里延伸，有的在心部自绘而成，交错分布； 有的 裂纹周围氧化现象较严重，有高温氧化圆点（ 图 3） ； 有的裂纹附近填满大块的外来夹杂物（ 图 4） 、金黄色 的氮化钛（ 图 5） 和一些少量的内生氧化物。用 2% 硝酸酒精浸蚀后，肉眼观察整个试面的组织颜色不一 致，有明显的组织差异； 在显微镜下观察，整个试面组 织极不均匀，缺陷部位的组织为混合组织（ 图 6） ，有
大型锻件中常见的缺陷与对策大全
大型锻件中常见的缺陷与对策大全摘要：I.引言- 大型锻件的应用背景- 锻造过程中常见缺陷概述II.大型锻件中的常见缺陷- 锻造裂纹- 夹杂物- 疏松- 偏析- 折叠III.大型锻件缺陷的对策- 针对锻造裂纹的对策- 针对夹杂物的对策- 针对疏松的对策- 针对偏析的对策- 针对折叠的对策IV.结论- 总结大型锻件中常见缺陷及对策- 强调质量控制的重要性正文：I.引言大型锻件广泛应用于航空、航天、能源等各个领域，其质量直接影响着设备的运行安全和可靠性。
在锻造过程中，由于各种原因，锻件中常会出现一些缺陷，如锻造裂纹、夹杂物、疏松、偏析和折叠等。
针对这些缺陷，本文将对大型锻件中的常见缺陷及对策进行探讨。
II.大型锻件中的常见缺陷1.锻造裂纹锻造裂纹是锻件中最常见的缺陷之一，主要由于锻造过程中金属的塑性变形不均匀，内部应力过大而产生。
裂纹可能出现在锻件的表面或内部，对锻件的使用性能产生严重影响。
2.夹杂物夹杂物是指在锻造过程中，金属中混入的氧化物、硅酸盐等非金属杂质。
夹杂物会影响锻件的力学性能和耐腐蚀性能，甚至导致锻件在使用过程中断裂。
3.疏松疏松是指锻件中出现的孔洞或疏松区域，通常由于金属在锻造过程中未完全充填模腔而产生。
疏松会降低锻件的强度和韧性，严重影响锻件的使用性能。
4.偏析偏析是指金属中某些元素或化合物在锻件中分布不均匀的现象。
偏析会导致锻件的性能不均匀，可能出现局部脆弱、疲劳裂纹等问题。
5.折叠折叠是指锻件在锻造过程中产生的折叠状缺陷，通常由于金属在流动过程中受阻或变形不充分而产生。
折叠会降低锻件的强度和韧性，影响锻件的使用性能。
III.大型锻件缺陷的对策1.针对锻造裂纹的对策- 优化锻造工艺，降低金属的内部应力- 严格控制锻造温度，避免过热或过冷- 合理设计模具，确保金属塑性变形均匀2.针对夹杂物的对策- 提高金属原料的质量，减少夹杂物的含量- 采用净化熔炼技术，降低金属中的杂质含量- 合理选择锻造工艺，避免金属氧化和硅酸盐形成3.针对疏松的对策- 提高锻造速度和变形程度，使金属充分充填模腔- 优化模具设计，确保金属流动畅通- 严格控制锻造过程中的润滑剂和冷却剂使用4.针对偏析的对策- 优化金属成分，控制元素含量和分布- 采用均匀化热处理工艺，改善金属的分布状态- 严格控制锻造过程中的温度梯度和冷却速度5.针对折叠的对策- 优化锻造工艺，确保金属流动顺畅- 合理设计模具，避免金属受阻和变形不充分- 严格控制锻造过程中的力度和速度IV.结论大型锻件中的常见缺陷及对策是锻造过程中需要关注的重要问题。
大型锻造法兰脆性开裂原因分析
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图７索氏体团显微形貌
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图８沿晶分布的三次渗碳体
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万方数据
第４期
付饶，杜风贞，武志勇：大型锻造法兰脆性开裂原因分析
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２分析与讨论
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２）力学性能
通过对法兰断口进行宏观观察，发现裂纹贯通 整个法兰颈部，使法兰断为两截，裂纹完全位于法 兰一侧，部分裂纹位于法兰颈部变径处靠近焊缝的 位置。法兰颈部为管法兰壁厚最薄处，该处也是法 兰外壁承受拉应力最大的部位。断口整体较平整， 呈银灰色，存在大量肉眼可见的闪光小刻面，无明 显的塑性变形特征，属于脆性断口（图１）。以螺 栓孑Ｌ顺序作为标号，主裂纹可能的起源区域为８ ～１４号之间的某处，主裂纹产生后沿法兰圆周分 别向两个方向发展最终在３—４号间的位置交汇； 标号为８～１４间的这段断口距焊缝较近，离焊缝 趾部距离约２—５ ｍｍ，其中标号为９号处断口最 靠近焊缝边缘处，根据裂纹走向推知该区域可能
ｎ爆ｔｔｅｍｐ／℃
２
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镶块模模体脆性断裂原因分析与预防
镶块模模体脆性断裂原因分析与预防近几年，某公司接连发生几起锻造镶块模模体脆性断裂损坏的事故。
根据多年企业工作的实践经验，经过对生产过程的每个环节进行分析，影响因素主要应从模锻生产过程中的设备选择、模具设计、坯料加热、模体预热、操作及管理等方面去考虑。
通过采取有效的预防措施，最终减少模体脆性断裂的发生。
1. 模体脆性断裂主要原因（1）设备选择不当由于我国大吨位液压支架发展较快，锻件相应越来越大，模锻锤吨位需求加大，设备选择不当体现在：①设备吨位不足。
生产大锻件时模锻锤吨位偏小，设备超负荷运行，势必增加打击次数，加重了模体负担。
②模体尺寸偏小。
因受小设备工作空间的限制，模体几何尺寸偏小，强度相对较低。
在最后成形打靠阶段，锻件变形量很小，但所需模锻力最大（如图1所示）。
锤的冲击能量有相当大的部分被模体吸收，并在模体的拐角等截面变化较大的部位（如燕尾根部）产生很强的应力集中。
在冲击力的反复作用下此处慢慢产生裂纹，并迅速扩展而断裂。
（2）模具设计不周模具设计尺寸不当。
本案例锻造技术标准一直沿用相关手册的有关规定，对于中小型锻件来说没有问题，对大锻件来说就不太适用生产情况。
如按手册中推荐数据设计飞边仓部高度尺寸显得偏小，毛边在整个成形过程中都被挤在仓部中参与变形，使锻造力成倍增长，模体受力加重，是产生裂纹的重要原因之一。
制坯形状不规范。
生产中所用镶块模都是单模膛终锻成形，自由锻进行制坯。
制坯件外形比较粗放，与终锻模膛外形差异较大，在成形阶段容易过早出现飞边，因此增大了变形力。
（3）坯料加热不足坯料加热温度达不到始锻要求，造成锻件成形的真实流动应力大，从而使锻造力增大。
这主要是由以下几个方面的原因造成：①煤气热值低。
由于煤气质量问题，炉内达不到所需的燃烧温度。
②煤气灰分多。
清洗效果差，灰分含量高，造成煤气管道堵塞，破坏了喷嘴的空气动力效应。
使喷嘴吸风量下降，煤气燃烧不充分，造成温度下降。
③煤气水分大。
因管道短、流速大，清洗时混进煤气中的水分来不及分解，蒸发时带走大量热量，从而使炉温降低。
大型锻造法兰脆性开裂原因分析
［ 文献标志码 ］ Ａ
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塔筒法兰开裂分析报告
塔筒法兰开裂分析报告一、问题描述在工程实践中，塔筒法兰开裂问题一直是一个常见的挑战。
塔筒法兰连接是塔筒内外环结构之间的重要连接部件，起到支撑和密封塔筒的作用。
然而，近期在某个工程项目中，发现塔筒法兰出现了开裂现象，给工程的安全运行带来了潜在的风险。
本文针对这一问题进行了详细的分析和研究。
二、现场观察现场观察发现，塔筒法兰开裂主要集中在连接螺栓孔附近，裂纹沿着法兰平面呈放射状分布。
通过目测观察，发现裂纹的最大深度达到了2mm左右，其中部分螺栓孔周围还出现了局部破裂的现象。
在法兰上还存在着一定程度的磨损痕迹，表明裂纹的形成过程中存在一定的摩擦磨损。
三、材料分析通过对开裂法兰进行材料化学成分分析，发现所使用的法兰材料为碳素结构钢。
进一步进行金相分析后发现，法兰材料的组织结构存在明显的析出相。
此外，对材料的硬度进行测试后发现，法兰材料的硬度处于合理范围内。
四、力学分析针对法兰开裂问题进行力学分析是解决问题的关键。
首先，对塔筒装置进行荷载计算和分析，确定了装置的受力情况。
然后，基于受力情况，利用有限元分析软件对塔筒法兰开裂问题进行了模拟计算和分析。
计算结果显示，塔筒法兰存在明显的应力集中现象，尤其是在螺栓孔附近。
应力集中是裂纹形成的主要原因之一。
五、原因分析结合现场观察和力学分析结果，分析认为塔筒法兰开裂的主要原因包括以下几点：1. 设计问题：塔筒法兰的设计可能存在缺陷，未能充分考虑到应力集中问题。
2. 加工质量问题：法兰的加工过程中可能存在一些质量问题，例如不合理的加工工艺导致了应力集中和缺陷的形成。
3. 组装问题：法兰的组装过程中，螺栓预紧力不均匀或不足可能导致了应力集中，并加速了开裂的形成。
4. 环境因素：塔筒的运行环境可能存在一些因素，如温度变化、震动等，这些因素可能对法兰的疲劳寿命产生影响。
六、改进措施针对塔筒法兰开裂的原因，我们提出了以下改进措施：1. 设计优化：优化法兰的设计，采用合理的几何结构和支撑方式，减少应力集中问题。
辊锻法兰开裂的几种情况
辊锻法兰开裂的几种情况辊锻法兰是一种常用的连接装置，用于连接管道、阀门和设备。
然而，在使用过程中，有时会出现辊锻法兰开裂的情况，这不仅会影响其正常使用，还可能导致严重的事故。
下面将介绍辊锻法兰开裂的几种情况。
1. 材料质量问题：辊锻法兰的材料通常是碳钢、合金钢或不锈钢等，如果材料质量不合格或存在缺陷，就会导致法兰本身的强度不足或存在内部缺陷，从而容易发生开裂。
此外，如果材料的化学成分不合理，也会引起辊锻法兰的开裂。
2. 制造工艺不当：辊锻法兰的制造过程需要经历多道工序，包括锻造、热处理、机械加工等。
如果在制造过程中存在工艺不当或操作不规范，就会导致内部应力集中、晶粒过大或过小等问题，从而引起开裂。
例如，在锻造过程中，如果温度过高或锻造速度过快，就容易造成辊锻法兰的开裂。
3. 强度计算不合理：辊锻法兰的设计应根据使用条件和工作环境进行强度计算，以确保其能够承受正常工作负荷。
如果强度计算不合理，例如设计时未考虑到工作温度、压力或震动等因素，就会导致辊锻法兰的开裂。
4. 安装不规范：辊锻法兰的安装过程也是容易引起开裂的一个环节。
如果安装时未按照规范进行操作，例如紧固螺栓时力度不均匀、法兰面不平行或安装过程中受到外力冲击等，就会导致辊锻法兰的开裂。
5. 腐蚀和疲劳：长期使用后，辊锻法兰可能会受到腐蚀或疲劳的影响，从而导致开裂。
腐蚀可以使法兰的材料变脆，而疲劳是由于长期受到重复载荷而逐渐累积的损伤，使法兰的强度逐渐降低，最终导致开裂。
为了避免辊锻法兰开裂，需要采取一系列的预防措施。
首先，要选择合格的材料，并进行严格的质量检验；其次，要确保制造工艺规范，并进行必要的热处理和机械加工；此外，在设计、安装和使用过程中，要遵循相关的标准和规范，确保强度计算合理，安装过程规范，并定期进行检测和维护，以及进行防腐蚀和防疲劳处理。
辊锻法兰开裂的几种情况包括材料质量问题、制造工艺不当、强度计算不合理、安装不规范，以及腐蚀和疲劳等。
辊锻法兰开裂的几种情况
辊锻法兰开裂的几种情况以辊锻法兰开裂的几种情况为标题，本文将对辊锻法兰开裂的几种情况进行详细介绍。
辊锻法兰是一种常用的连接件，在许多行业中被广泛使用。
然而，由于使用条件和操作不当，辊锻法兰可能会出现开裂的问题。
下面将从材料问题、设计问题和操作问题三个方面来分析辊锻法兰开裂的几种情况。
材料问题是导致辊锻法兰开裂的主要原因之一。
在制造辊锻法兰时，如果所选材料质量不合格或存在杂质，就容易导致开裂。
例如，如果使用的钢材含有过多的硫、磷等有害元素，会使材料的韧性降低，容易在工作过程中出现开裂现象。
此外，材料的冷脆性也是导致辊锻法兰开裂的重要因素。
如果材料的冷脆性高，当工作温度下降时，会引起辊锻法兰的开裂。
设计问题也是导致辊锻法兰开裂的一个重要原因。
辊锻法兰的设计应该考虑到使用环境和工作条件，如果设计不合理，就容易导致开裂。
例如，如果辊锻法兰的壁厚不均匀或过薄，就容易在工作过程中出现开裂。
此外，辊锻法兰的连接方式和结构也会对开裂产生影响。
如果连接方式不牢固或结构设计不合理，会导致辊锻法兰在工作时承受过大的压力，从而引起开裂。
操作问题也是导致辊锻法兰开裂的一大原因。
在使用辊锻法兰时，如果操作不当，容易造成开裂。
例如，如果在安装过程中使用过大的力量或不正确的安装方法，会导致辊锻法兰的应力集中，从而引起开裂。
此外，如果在使用过程中超负荷工作或频繁震动，也会增加辊锻法兰开裂的风险。
导致辊锻法兰开裂的几种情况主要包括材料问题、设计问题和操作问题。
为了避免辊锻法兰的开裂，可以采取以下措施：首先，选用质量合格的材料，并进行材料的化学成分和机械性能检测。
其次，合理设计辊锻法兰的结构和连接方式，确保其能够承受工作条件下的压力。
最后，在操作过程中要注意正确安装和使用辊锻法兰，避免超负荷工作和频繁震动。
通过采取这些措施，可以有效减少辊锻法兰的开裂风险，提高其使用寿命和安全性。
锻造裂纹产生的原因及解决方法
锻造裂纹产⽣的原因及解决⽅法裂纹是锻压⽣产中常见的主要缺陷之⼀，通常是先形成微观裂纹，再扩展成宏观裂纹。
锻造⼯艺过程（包括加热和冷却）中裂纹的产⽣与受⼒情况、变形⾦属的组织结构、变形温度和变形速度等有关。
锻造⼯艺过程中除了⼯具给予⼯件的作⽤⼒之外，还有由于变形不均匀和变形速度不同引起的附加应⼒、由温度不均匀引起的热应⼒和由组织转变不同时进⾏⽽产⽣的组织应⼒。
应⼒状态、变形温度和变形速度是裂纹产⽣和扩展的外部条件；⾦属的组织结构是裂纹产⽣和扩展的内部依据。
前者是通过对⾦属组织及对微观机制的影响⽽对裂纹的发⽣和扩展发⽣作⽤的。
全⾯分析裂纹的成因应当综合地进⾏⼒学和组织的分析。
（⼀）形成裂纹的⼒学分析在外⼒作⽤下物体内各点处于⼀定应⼒状态，在不同的⽅位将作⽤不同的正应⼒及切应⼒。
裂纹的形式⼀般有两种：⼀是切断，断裂⾯是平⾏于最⼤切应⼒或最⼤切应变；另⼀种是正断，断裂⾯垂直于最⼤正应⼒或正应变⽅向。
⾄于材料产⽣何种破坏形式，主要取决于应⼒状态，即正应⼒σ与剪应⼒τ之⽐值。
也与材料所能承受的极限变形程度εmax 及γmax有关。
例如，①对于塑性材料的扭转，由于最⼤正应⼒与切应⼒之⽐σ/τ=1是剪断破坏；②对于低塑性材料，由于不能承受⼤的拉应变，扭转时产⽣45°⽅向开裂。
由于断⾯形状突然变化或试件上有尖锐缺⼝，将引起应⼒集中，应⼒的⽐值σ/τ有很⼤变化，例如带缺⼝试件拉伸σ/τ=4，这时多发⽣正断。
下⾯分析不同外⼒引起开裂的情况。
1.由外⼒直接引起的裂纹压⼒加⼯⽣产中，在下列⼀些情况，由外⼒作⽤可能引起裂纹：弯曲和校直、脆性材料镦粗、冲头扩孔、扭转、拉拔、拉伸、胀形和内翻边等，现结合⼏个⼯序说明如下。
弯曲件在校正⼯序中（见图3-34）由于⼀侧受拉应⼒常易引起开裂。
例如某⼚锻⾼速钢拉⼑时，⼯具的断⾯是边长相差较⼤的矩形，沿窄边压缩时易产⽣弯曲，当弯曲⽐较严重，随后校正时常常开裂。
镦粗时轴向虽受压应⼒，但与轴线成45°⽅向有最⼤剪应⼒。
Q345EZ35高强钢锻造法兰与塔筒对接接头层状撕裂分析
Q345EZ35高强钢锻造法兰与塔筒对接接头层状撕裂分析高强钢锻造法兰与塔筒对接接头在使用过程中可能会出现层状撕裂的问题，这种现象会对结构的稳定性和安全性造成严重影响。
因此，对这种问题进行深入分析和研究，探索其原因并提出有效的解决方案至关重要。
1.层状撕裂现象的特点层状撕裂是一种固体材料受力破坏的一种特殊形式，主要表现为材料沿层状方向产生裂纹，并沿着这些裂纹逐渐扩展，最终导致材料破碎。
在高强钢锻造法兰与塔筒对接接头中，层状撕裂可能会发生在接头的焊缝或者周围的材料中，通常是由于受力过大或者应力集中导致的。
2.可能导致层状撕裂的原因（1）设计问题：接头设计不合理，焊缝位置不当或者焊接工艺不合理都可能导致层状撕裂的发生。
（2）材料问题：高强钢材料本身的性能不良，包括强度不足、韧性差等，也可能引起层状撕裂。
（3）制造及安装问题：焊接过程中温度控制不严格、焊接缺陷、焊接工艺不规范等问题，都可能导致层状撕裂。
（4）使用过程中的外部因素：比如恶劣的环境条件、外部冲击力或振动等因素也可能导致接头出现层状撕裂。
3.层状撕裂分析方法（1）金相显微镜观察：可以通过对接头材料进行金相显微镜观察，确认裂纹的形貌和分布情况，以确定是否存在层状撕裂现象。
（2）拉伸试验：进行拉伸试验，测定材料的抗拉强度和延伸率，判断材料的韧性和脆性，为分析层状撕裂提供数据支持。
4.防止层状撕裂的措施（1）加强设计：合理设计接头结构、焊缝位置、焊缝形状等，减少应力集中。
（2）选用优质材料：选择性能优良的高强度、高韧性的钢材，提高抗拉强度和韧性。
（3）加强监控：在生产、安装和使用过程中加强质量监控，确保焊接质量和接头的稳定性。
（4）合理维护：注意接头的维护保养，及时发现并修复接头问题，减少层状撕裂的风险。
综上所述，高强钢锻造法兰与塔筒对接接头层状撕裂是一种严重的结构问题，需要引起重视。
通过深入分析层状撕裂的原因和特点，采取有效的预防和治理措施，可以有效减少层状撕裂的发生，提高接头的可靠性和安全性。
锻件常见缺陷裂纹的原因
锻件常见缺陷裂纹的原因锻件常见缺陷裂纹的原因有很多，主要包括以下几个方面：1. 锻造前材料的缺陷：锻造前原材料中可能存在着各种缺陷，如夹杂物、气孔、夹渣等。
这些缺陷会在锻造过程中被拉长、扭曲或剪切，最终导致锻件出现裂纹。
2. 异常冷却方式：锻件在冷却过程中，如果冷却速度过快或不均匀，会导致锻件内部产生应力集中，从而引发裂纹。
尤其是在大尺寸、复杂形状的锻件中，由于其冷却速度不均匀，容易出现内部裂纹。
3. 冷、热变形不均匀：锻造过程中，如果材料的冷、热变形不均匀，会导致锻件内部应力分布不均匀，从而引发裂纹的产生。
尤其是在复杂形状、壁厚不一的锻件中，易出现材料贫化、过冷区和高应力区，容易引发裂纹。
4. 锻造温度过低或过高：锻造温度是影响锻件质量的关键因素之一。
如果温度过低，会导致材料的硬化能力不足，易发生塑性变形困难，从而引发裂纹；而温度过高，则会导致材料的焊接性能下降，也容易引发裂纹。
5. 压力不均匀：锻造过程中，如果锻压力不均匀，会使锻件中的应力分布不均匀，从而容易产生应力集中和裂纹。
尤其是在薄壁锻件中，容易出现锻压力不均匀的问题，导致裂纹的发生。
6. 锻件设计不合理：锻件的设计是影响锻件质量的重要因素之一。
如果锻件的形状、结构设计不合理，容易导致应力集中，从而引发裂纹的产生。
尤其是在复杂形状、尺寸大的锻件中，设计不合理会增加裂纹发生的概率。
7. 热处理不当：热处理是锻件制造过程中的关键环节，如果热处理不当，会导致锻件中的应力不释放或释放不充分，从而引发裂纹。
此外，热处理时的温度、时间等参数也需要合适，否则也可能导致裂纹的产生。
这些都是导致锻件常见缺陷裂纹的主要原因。
为了降低或避免裂纹的产生，需要从原材料选用、工艺控制、设备维护等方面做好控制和管理。
同时，制定合理的锻造工艺和热处理工艺，合理设计锻件形状和结构，对裂纹的产生起到有力的控制和避免作用。
还需要加强工作人员的培训和技能提升，提高他们的专业水平和质量意识，从而减少裂纹缺陷的发生，提高锻件的质量。
大型锻件中常见的缺陷与对策
大型锻件中常见的缺陷与对策大型锻件中常见的缺陷与对策大型锻件中的缺陷，从性质上分为化学成分、组织性能不合格，第二相析出，类孔隙性缺陷和裂纹五大类。
从缺陷的产生方面可分为，在冶炼、出钢、注锭、脱模冷却或热送过程中产生的原材料缺陷及在加热、锻压、锻后冷却和热处理过程中产生的锻件缺陷两大类。
大型锻造中，由于锻件截面尺寸大，加热、冷却时，温度的变化和分布不均匀性大，锻压变形时，金属塑性流动差别大，加上钢锭大冶金缺陷多，因而容易形成一些不同于中小型锻造的缺陷。
如严重偏析和疏松，密集性夹杂物，发达的柱状晶及粗大不均匀结晶，敏感开裂与白点倾向，晶粒遗传性与回火脆性，组织性能的严重不均匀性，形状尺寸超差等等。
大型锻件中常见的主要缺陷有：1.偏析钢中化学成分与杂质分布的不均匀现象，称为偏析。
一般将高于平均成分者，称为正偏析，低于平均成分者，称为负偏析。
尚有宏观偏析，如区域偏析与微观偏析，如枝晶偏析，晶间偏析之分。
大锻件中的偏析与钢锭偏析密切相关，而钢锭偏析程度又与钢种、锭型、冶炼质量及浇注条件等有关。
合金元素、杂质含量、钢中气体均加剧偏析的发展。
钢锭愈大，浇注温度愈高，浇注速度愈快，偏析程度愈严重。
（1）区域偏析它属于宏观偏析，是由钢液在凝固过程中选择结晶，溶解度变化和比重差异引起的。
如钢中气体在上浮过程中带动富集杂质的钢液上升的条状轨迹，形成须状∧形偏析。
顶部先结晶的晶体和高熔点的杂质下沉，仿佛结晶雨下落形成的轴心∨形偏析。
沉淀于锭底形成负偏析沉积锥。
最后凝固上部区域，碳、硫、磷等偏析元素富集，成为缺陷较多的正偏析区。
图1为我国解剖的55t34CrMolA钢锭纵剖面硫印低倍图片及区域偏析示意图。
图1 钢锭区域偏析硫印示意图①“∧”型偏析带②“∨”型偏析带③负偏析区防止区域偏析的对策是：1）降低钢中硫、磷等偏析元素和气体的含量，如采用炉外精炼，真空碳脱氧（VCD）处理及锭底吹氩工艺。
2）采用多炉合浇、冒口补浇、振动浇注及发热绝热冒口，增强冒口补缩能力等措施。
锻造裂纹的原因分析及预防措施
锻造裂纹的原因分析及预防措施
φ288mm冷轧辊尾部锻造裂纹
锻件成形及缺陷位置示意图
该件产品用1.75吨钢锭出3件产品,成形情况 及缺陷出现位置如图示
应力状态如图示
防止裂纹再次产生的措施
从冶炼的角度讲，应从提高钢锭头尾部的冶金质量， 即提高钢的纯净度和细化晶粒、均匀结晶组织的角 度出发，改善冶炼条件，提高头尾部的可锻性；
从锻压方面讲，应从应力状态和减小锤击力出发， 即避免产生轴心径向拉应力和减小变形程度的方面 做文章，避免裂纹的产生。打击辊颈时，送进量应 限制在坯料直径的0.5~0.8倍之间，避免拔长辊颈时 出现径向展宽现象，既提高了拔长效率，又避免轴 心的径向拉应力。另外，限制锤的打击力，尽可能 在两吨锤上成形，并选择合适的压下量，以减轻心 的变形程度。两方面入手，以避免裂纹的产生。
说明
以上观点仅为个人看法。
头 1
尾
2
3
裂纹形成原因分析
首先我们看缺陷产生的部位，在钢锭的头尾端。而 钢锭锭身却很少出现缺陷，钢锭的头尾部的冶金质 量不如锭身也是我们的共识，这应是裂纹产生的本 质上的原因。
其次，辊身与辊颈的台阶差较大。辊身的直径为 288mm，裂纹端辊颈才100mm，台阶差188。变形 过程中有两方面问题要说，一方面下圆弧砧的圆弧 大，击打辊颈时，近似于平砧，即料侧面未受力。 砧宽为250mm，若送进量过大，对于辊颈而言，轴 向拔长就变成了径向展宽，即应力状态为轴心径向 拉应力（如下图示），容易产生轴心纵向裂纹；另 一方面，因辊身与辊颈的台阶差大，操作时可能重 锤打击，造成心部变形量过大。头尾料差的塑性与 低的强度加之径向拉应力和重锤就可能导致裂纹的 产生，这应是裂纹产生的外因。
大锻件内部微裂纹成因与控制
S355 J2G3钢大型锻件UT指示性缺陷成因分析某公司生产的S355 J2G3钢大型锻件UT要求越来越严格。
甚至出现UT不合报废的情况。
本文对出现的探伤不合格的典型锻件进行了探伤（UT、MT）—低倍—高倍—扫描电镜观察等系列检验与分析。
发现探伤不合缺陷，应该是钢中微细裂纹所致。
本文认为，此类裂纹缺陷是由于锻造的宏观应力的变化可增强其钢中第二相与基体的微观应力（晶格扭曲及晶体的嵌镶碎化），从而导致第二相与基体的确定的晶面取向对应晶面发生破坏所致。
采用裂纹核概念可解释锻造工艺及锻后冷却制度对此类裂纹形成的相关性。
1 S355J2G3钢锻件技术条件1.1 S355J2G3钢化学成分见表1表1 S355J2G3 钢化学成分/%Table 1 Chemical compositions of S355J2G3 steel /%1.2工艺路线电炉冶炼+LF 加热还原＋VD 真空精炼→铸锭→热送→加热→锻造→热处理→探伤→检查检验→上交1.3 UT图2 SH2311H模块（150738）UT反射图谱图3 缺陷示意图注：阴影部分存在Ф2-Ф4密集缺陷，深度150-中心，工件厚度509，部分区域影响底波。
2缺陷轴类锻件的解剖试验2.1 S355J2G3合金钢锻件，2.1.1 宏观浸蚀该锻件低倍分析结果：中心疏松0.5、一般疏松2.0、一般点状偏析2.0。
见图4-5.图4 横向低倍图5 纵向低倍形貌图5 纵向低倍2.1.2 S355 J2G3，锻材PT、MT试验对试片存在UT密集型指示性缺陷的部位进行磁粉及渗透检测，未发现磁痕堆积显示如图（6-1），渗透检测也未发现缺陷显示如图（6-2）。
图6-1 MT 图6-2 PT需要说明的是图13-1上的黑色条状——磁轭激发产生的磁痕，非指示性缺陷。
2.2 低倍(SH2311)其锻件的低倍结果见图7-8..图7 低倍图8 低倍缺陷2.3 SEM观察与能谱分析（SH2311）为充分显现低倍、高倍金相观察到的缺陷。
锻造开裂原因
锻造开裂原因
锻造开裂的原因可能有多种，以下是一些主要原因：
1. 原材料质量问题：原材料中可能存在的毛细裂纹、折叠、非金属夹杂物过多、碳化物偏析、异金属夹杂物、气泡、柱状晶体粗大、轴心晶间裂纹、粗晶环等缺陷，在锻造工序都可能引发锻造裂纹。
2. 锻造工艺不当：在锻造过程中，如果下料、加热、锻压、冷却及清理等环节出现不当操作，也可能导致锻件开裂。
3. 温度控制不当：在加热和冷却过程中，如果温度控制不当，可能导致材料内部应力过大，从而引发开裂。
4. 材料应力集中：如果锻件存在应力集中区域，如尖角、截面突变处，在应力超过材料承受能力时，可能导致开裂。
5. 锻造变形不当：如果变形速度太大，钢的塑性不足以承受形压力而引起的破裂。
6. 淬火裂纹：淬火裂纹往往是在马氏体转变开始进行后不久产生的，裂纹的分布则没有一定的规律，但一般轻易在工件的尖角、截面突变处形成。
6061合金锻制法兰焊接裂纹问题的研究和对策
!"焊接技术"###年$月第"%卷第&期收稿日期："###’#!’"(我公司制造的)*!++铝制板翅式换热器，设计压力#,(("-./，设计温度+##0。
产品定货商是美国南温特公司，协议规定按1*-2规范第!卷第一分册制造。
为了解决3#3+合金锻制法兰焊后出现裂纹问题，从焊接应力、化学成分及金相组织三方面进行了分析和研究，最终找到了解决问题的方案。
!材料的特点及焊接工艺特点+,+材料的特点换热器上的接管通过法兰与外部管道连接，接管用+"44厚的3#3+合金板料焊制而成，法兰用!"(&44的棒料锻制而成。
3#3+15’-6’*7材料在83状态时，不仅具有较高的屈服强度，而且还具备较好的高温性能，因此选用它作为法兰的材料。
+,"焊接工艺特点工件如图+所示，接管拼缝与环缝的焊接工艺完全一样。
此工艺按1*-2规范第"卷要求评定合格，并由授权检验师（19）签字认可。
焊接工艺如下：9形坡口，间隙&:344，;81<双人双面同时手工立焊，使用-6质量分数不超过!=的>(((&焊丝?每台焊机的焊接电流+、电弧电压+%:"+@，焊接速度3A4B 47C 。
"裂纹特点及产生原因分析和验证试验",+裂纹的表现特点裂纹的表现特点为：#虽然环缝与接管拼缝的焊接工艺完全一样，但D 射线探伤后，只在环缝上发现了焊接裂纹；$法兰和接管材料同为3#3+合金，但裂纹只出现在法兰一侧的焊趾上及其附近；%工件外表面进行着色检查时，内表面有几处渗出着色剂，表明裂纹已贯穿整个壁厚。
","原因分析和验证试验根据裂纹的特点，从焊接应力、化学成分及金相组织进行分析，并对产生的原因进行验证试验。
",",+焊接应力法兰比接管的拘束度大，焊后冷却快，应变速率大，有可能造成法兰一侧产生焊接裂纹。
小技巧法兰焊接后出现裂纹的原因及解决办法
小技巧法兰焊接后出现裂纹的原因及解决办法
01法兰焊接后出现裂纹的原因
在生产容器设备时，不锈钢法兰和筒体焊接时法兰颈部会出现了裂纹，并不是在焊缝地方，是怎么回事？为什么会出现这样的情况？首先，我们先分析下会出现热裂纹的原因。
热裂纹是在焊缝冷却过程中，在高温阶段产生的裂纹，主要发生在焊缝金属内，少量在近缝区。
可以分为结晶（凝固）裂纹、液化裂纹和多边化裂纹。
结晶裂纹是最常见的一种，主要出现在含杂质元素较多的碳钢的焊缝中（S、P、Si 和C）、单相奥氏体不锈钢、铝及其合金等焊接结构中。
主要影响因素是焊接拉应力、低熔点共晶（焊缝金属的化学成分）、焊接接头过热（工艺）的程度。
02焊接中避免出现热裂纹的措施
从照片上的情况看，304 不锈钢材质塑性强，如果是锻打法兰，焊接工艺要求相对宽松，一般不会造成裂纹的。
如果是铸件，就会容易出现这样的情形。
那么，在实际操作中，我们如何避免工件出现裂纹现象呢？减小热裂纹倾向的措施有：
1）降低材料中S、P 等杂质元素的含量。
2）适当提高Mn/S 比，可以置换Fe-FeS 低熔点共晶物的Fe，形成熔点1620Co 的MnS，从而提高焊缝的抗裂性能。
WC=0.10~0.12%，WMn=2.5%以前有作用
WC=0.13~0.20%，WMn=1.8%以下有作用
WC=0.21~0.23%，WMn 有益影响范围更窄。
3）采用适当焊接方法和工艺，控制线能量输入，减少焊缝过热。
4）在焊接材料中加入Ti、Mo、Nb 或稀土元素，抑制柱状晶粒发展，细化晶粒，明显改善性能。
锻造和热处理过程中裂纹形成原因分析
锻造和热处理过程中裂纹形成原因分析【摘要】：在进行锻造与热处理的过程中，裂纹的出现是很常见的事情，在所有的锻造与热处理的过程中，不可能不出现裂纹。
这就让裂纹在锻造这个行业中成为了一种讨论的焦点。
构件的尺寸大小，材质质地的不同，裂纹的出现几率也不同，裂纹的出现种类不同，裂纹出现的形状不同。
在本文中主要进行锻造和热处理过程中产生裂纹的原因进行研究。
在本文中通过大量对资料的收集进行了产生裂纹原因的阐述，也进行了防止裂纹产生举措的提出，对于减少构件在锻造和热处理的过程中出现裂纹带来了很大的帮助。
【关键词】：锻造裂纹；折叠裂纹；淬火裂纹引言裂纹是在锻造和热处理过程中产生的常见缺陷之一，也是锻造行业研究讨论的热点、难点。
而大型锻件出现裂纹的概率更高，因而对锻造和热处理过程中产生的裂纹进行研究，分析裂纹产生原因，对于减少产品裂纹具有十分重要的意义。
1.锻造缺陷与热处理缺陷1.1过热、过烧主要特征是晶粒粗大，有明显的魏氏组织。
出现过烧说明加热温度高、断口晶粒粗大，凹凸不平，无金属光泽，晶界周围有氧化脱碳现象。
1.2锻造裂纹常产生于组织粗大，应力集中处或合金元素偏析处，裂纹内部常充满氧化皮。
锻造温度高，或者终端温度低，都容易产生裂纹。
还有一种裂纹是锻造后喷水冷却后形成的。
1.3折叠冲孔、切料、刀板磨损、锻造粗糙等原因造成了表面缺陷，在后续锻造时，将表面氧化皮等缺陷卷入锻件本体内而形成折缝。
在显微镜上观察时，可发现折叠周围有明显脱碳。
1.4淬裂其特点是刚健挺直，呈穿晶分布，起始点较宽，尾部细长曲折。
此种裂纹多产生于马氏体转变之后，故裂纹周围的显微组织与其它区域无明显区别，也无脱碳现象。
1.5软点显微组织有块状或网状屈氏体和未溶铁素体等。
加热不足，保温时间不够，冷却不均匀都会产生软点。
2.实验方法对锻造和热处理裂纹附近的显微组织进行晶相分析，有助于了解裂纹形成的内在原因，也是裂纹鉴别的重要依据。
试验采用实际生产的杆类件作为研究对象，对其裂纹附近组织进行晶相分析。
法兰的锻造缺陷
法兰的锻造缺陷朋友们！今天咱来聊聊法兰这个在工业领域里堪称“钢铁盔甲”的家伙，不过呢，这“盔甲”有时候也会有点小瑕疵，也就是锻造缺陷啦。
首先得说说这气孔缺陷，就好像是法兰这个“大块头”在锻造的时候不小心“喘了口气”，然后这口气就被困在了里面，形成了一个个小小的气孔。
想象一下，法兰就像是一个实心的堡垒，结果里面藏了一堆小“气洞”，这多影响它的坚固程度啊！要是在承受压力的时候，这些气孔就可能变成“薄弱环节”，就像堡垒的城墙出现了裂缝，说不定什么时候就会出问题。
比如说在一些高压管道系统里，有气孔缺陷的法兰可能就扛不住那强大的压力，导致漏气或者更严重的事故，那可就麻烦大啦！再来说说缩孔缺陷。
这就好比是法兰在“成长”的过程中，某个部位“营养不良”，没有得到足够的“养分”，也就是金属液，然后就出现了收缩空洞。
这缩孔啊，就像是法兰身体里的一个“大坑”，让它的强度大打折扣。
而且这“大坑”还可能藏污纳垢，要是有一些腐蚀性的物质进去了，那法兰就会从内部开始被慢慢“侵蚀”，就像一个人生了病，从里面开始溃烂，时间长了肯定不行啊。
还有一种常见的缺陷就是裂纹。
法兰在锻造的时候，可能因为受到了不均匀的应力或者温度变化太大，就像一个人突然经历了冰火两重天，身体受不了就“裂开”了。
这裂纹可不能小看，它就像是一道隐藏的“伤口”，在法兰工作的时候，这个“伤口”会不断地受到拉扯和挤压，越来越大。
一旦裂纹扩展到一定程度，法兰就可能直接“散架”，那整个系统可就瘫痪了。
造成这些锻造缺陷的原因也有不少。
比如说锻造工艺不合理，就像是做饭没有按照菜谱来，那做出来的菜肯定不好吃，锻造出来的法兰也会有问题。
还有原材料质量不过关，这就好比是盖房子用了劣质的砖头，房子能结实吗？再加上锻造设备老化、操作不规范等等，这些因素凑在一起，就容易让法兰出现各种缺陷。
不过呢，咱们也不是对这些缺陷毫无办法。
通过改进锻造工艺，比如控制好锻造的温度、压力和时间，就像给法兰做一个精心的“养生计划”，让它健康成长。
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裂纹沿法兰颈变径处开裂，此处为法兰壁厚最薄 处，也是弯曲拉应力最大的位置，显微组织分析还
织显著细化，对应冲击功也达到了２００ Ｊ，韧性提 高了两个数量级，冲击断口呈韧性断裂形态。可 见法兰整体可通过正确的热处理制度以纠正该批 次法兰脆性开裂问题，验证了分析的正确性。 ３
２）力学性能
通过对法兰断口进行宏观观察，发现裂纹贯通 整个法兰颈部，使法兰断为两截，裂纹完全位于法 兰一侧，部分裂纹位于法兰颈部变径处靠近焊缝的 位置。法兰颈部为管法兰壁厚最薄处，该处也是法 兰外壁承受拉应力最大的部位。断口整体较平整， 呈银灰色，存在大量肉眼可见的闪光小刻面，无明 显的塑性变形特征，属于脆性断口（图１）。以螺 栓孑Ｌ顺序作为标号，主裂纹可能的起源区域为８ ～１４号之间的某处，主裂纹产生后沿法兰圆周分 别向两个方向发展最终在３—４号间的位置交汇； 标号为８～１４间的这段断口距焊缝较近，离焊缝 趾部距离约２—５ ｍｍ，其中标号为９号处断口最 靠近焊缝边缘处，根据裂纹走向推知该区域可能
是裂纹源区，如图２中白色箭头所指处，但８一１４
对法兰本体及焊缝做了拉伸性能实验，测试 结果如表１所示；同时还对两者做了冲击试验，特 别是对法兰做了一系列的温度点（温度范围一４０ ～８０ｃｃ）的冲击韧性实验，结果见表２。
表１
７ｒａｂｋ ｌ
间的任一位置均可能为裂纹源头。
法兰及焊缝拉伸试验结果
ｗｅｌｄｅｄ
３，脚以ｉ肥面眦ｔ九ｌｃ＃加Ａ挑ｉ肛括ｔ删如厅Ｄｅｐ州ｍ删叫Ｐｃ，＆彬增１００１０１，眈ｉＭ） Ａｂｓｔ瑚ｔ：Ｆａｉｌｕｒｅ蚰ａｌｙｓｉｓ ０ｆ ｌａｒｇｅ ｆｂｒｇｅｄⅡａＩｌｇｅ ｗ鹊ｃ删ｅｄ ｂｙ ｆｍｃｔｕｒｅ ｏｂｓｅｍｔｉｏｎ，ｃｈｅＩＩｌｉｃａｌ ｃｏｍｐｏｓｉｂｏｎ蚰ａｌｙｓｉｓ，
ａ ｏｕｔ
显著细化。
对焊接热影响区的微观组织形态进行了观察和评 定，以分析其热成形方式及热处理工艺等信息，评 价其显微组织结构及形态分布对性能的影响。 为了完整评价法兰纵剖面的金相组织情况， 在法兰整个纵剖面上选取了７个不同部位进行金 相分析，结果发现显微组织形态均相同，主要由粗 大的块状索氏体团和大块角状铁素体构成，是一
万方数据
失效分析与预防
第７卷
１．２材质分析 １
试验过程及结果
宏观观察
该法兰材质为ＡＳＴＭ
Ａ６９４
Ｆ６０属于低合金
高强度钢，根据工艺资料显示，法兰的热处理制度
１．１
为９００℃正火，保温时间为８ ｈ，出炉空冷。依据 法兰组件的焊接工艺规程，法兰在焊接前应作 １１０±ｌｏ℃的预热，及焊后需保温缓冷等处理，经 查证施工方的焊接实施记录发现焊接施工措施得 当，无技术及管理问题。为此，对法兰进行了如下 化学成分、力学性能、金相显微组织及断口微观形 貌观察及能谱分析等测试工作。 １）化学成分分析 依据ＡＳＴＭ Ａ６９４标准规定的Ｆ邯标准成分 及相关合金元素对法兰取样进行化学成分分析， 结果表明失效样品的化学成分合格。
种魏氏组织形态（图３）。
图３法兰金相组织
Ｆｉｇ．３
Ｍｉｃｒ∞ｔｍｃｔｕ弛０ｆ ｎ柚萨
４）微观观察及能谱分析 通过扫描电镜对法兰断口观察，发现９号附 近位置外侧表面有轻微塑性变形，且变形区接近 焊缝的熔合线，虽然有轻微氧化及污染损伤，但仍 万方数据
然能够看到部分微观特征，存在塑性变形痕迹 （图５）。法兰断口表面整体为河流状花样的显微 形貌，呈典型的穿晶断裂微观特征（图６）；９号位 置及附近区域的河流状花样的流向大致沿径向向
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Ｔｅｍｉｌｅ印）ｐｅ而∞ｏｆｎ∞ｇｅ∞ｄ
８㈣
图ｌ法兰断口外观彤貌
Ｆｉｇ．１
Ｍ∞ｒｏ・ａｐｐｅａｒａ眦ｅ ｏｆ ｎ彻ｇｅ舾ｃｔｕｒｅ ｓ删ｋｅ
从表１数据可知，法兰本体材料拉伸试验以 美标ＡＳＴＭ Ａ６９４ Ｆ６０的标准为评判依据时，其屈 服强度低于规定值，可判定为力学性能不合格；焊 缝的拉伸各项指标明显高于法兰本体的性能。 由表２冲击试验结果可知，法兰的低温冲击 功很小，断口均呈脆性，可见法兰脆韧转变温度不 在一４０—８０℃之间，已经超出失效部件的服役温 度环境；依据ＡｓＴＭ Ａ７０７中最低一级要求的Ｌ１ 级的冲击试验规定值作为评判依据时［５］，即试件 在一２９℃时，平均冲击功不低于３３ Ｊ，法兰的冲击
ｓｔｎｌｃｔｕｒｅ
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｎａＩｌｇｅ；ｆａｉｌｕｒｅ蛐ａｌｙｓｉｓ；ｏｖｅｒｈｅａｔｉｎｇ；ｌｏｗ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｂｄｍｅ ｆ｝ａｃｔｕｒｅ；ｗｉｄｌｎ蚰ｓ诅ｔｅｎ
Ｏ
引言
ＡｓＴＭ Ａ６９４
道。某北方大型天然气传输企业一材质为ＡＳＴＭ Ａ６９４一Ｆ６０，型号为３０’的进口管法兰组件发生爆 Ｆ６０是高压传输用管法兰、管件、 裂，该组件由管法兰和管道通过焊接连接而成，未 经投入使用仅在系统调试试压过程中，便发生了 法兰颈部爆裂，此次事故对相关设备、厂房、造成 较大的破坏，严重影响了工程项目进度，也对未来 安全运行带来了隐患，有必要研究其失效原因。 通过对该爆裂法兰管件的２个部分进行断口
碳体及铁素体（图７）。由图８可见铁素体晶界间 存在薄片状的３次渗碳体组织。 通过电镜能谱对金相中的方块状物质分析可 知，这些物质为钛铌的碳化物或氮化物，这种碳化
物或氮化物比较粗大，尺寸一般在５～１０归，不
能对晶界迁移起到任何的钉扎作用。
图５裂纹潦形貌
Ｆｉｇ．５
圈６断面河流状花样形貌
ｉＩｌｉｄａｄｏｎ Ｆｉｇ．６
２０１２年１０月
第７卷第４期
失效分析与预防
０ｃｔｏｂｅｒ。２０１２ Ｖ０１．７。Ｎ。．４
大型锻造法兰脆性开裂原因分析
付饶１，杜风贞２，武志勇３
（１．中国船级社，北京１００００６；２．国家有色金属质量监督检验中心，北京１０００８８； ３．中石油管道建设项目经理部，北京１００１０１）
［摘要】通过断口观察、化学成分分析、金相组织检查、硬度检测、拉伸及冲击试验等方法，对某大型锻造法兰脆性断裂原 因进行了分析。结果表明：粗大的魏氏体组织是造成法兰发生脆性断裂的直接原因，阐述了粗大组织对法兰脆性断裂的影 嘀机制；＿ｉ正明了这种组织缺陷与热处理时工僻过热有关，可通过正确的正灭工艺来消除。并且采用了正确的热处理工艺，材 料的冲击功提高了２个数量级，解决了锻造法兰的脆性问题。 ［关键词］法兰；失效分析；过热；低温脆断；魏氏组织 ［中图分类号］．ＩＧ“１．９ｌ；１＇Ｇｌｌ３．２５ ［文章编号】１６７３缶２１４（２０１２）０４．０２５７Ｊ０５ ［文献标志码】Ａ ｄ口ｉ：１０．３９６９／ｊ豳ｎ．１６７３—６２１４，２０１２．０４，０１２
兰竺—————————————丝丝丝堡堕一一一
２２２＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝一
篁！鲞
：！：４
（ａ）Ｂｅｆ犯ｎ础％Ｗ
图４纠正热处理前后的显微组织 ｆｋ．４
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外。裂纹靠近外表面处的断口河流状花样发展方 向较凌乱，无明显的取向性，符合裂纹源处的断口 显微形貌特征。 法兰金相样品显微组织包含大块状的铁素体 和索氏体团块。索氏体团内通过扫描电镜可见针 片状的魏氏片状铁素体组织以及细小的点片状渗
体组织更细小，也未看到严重的淬火等有害组织 出现，从组织上排除了焊接对开裂的不利影响
因素。
通过对法兰纵向剖面，横跨裂缝焊缝及法兰本
体不同部位进行了金相组织观察，结果发现特别是
由调研取证结果可知，实际炉温记录图纸温 度示数为９６０℃，保温时间为４ ｈ，显示本法兰实 际正火温度偏高，正常的正火工艺规范为９００℃ 保温８ ｈ。为此，对法兰取样做了９００℃保温ｌ ｈ （根据样品的尺寸计算保温时间，最低０．５ ｈ）后， 出炉空冷的模拟正火实验。图４ａ、图４ｂ分别为 模拟正火前、后的失效法兰样品金相显徽组织，可 见在相同放大倍率下，模拟正火后显微组织获得
宏观、微观观察，化学成分分析，金相组织检查、力
阀门和相关零件用碳钢，是美国压力容器的一种 常用材料，这类钢具有强度较高，合金含量低的优 点，适合于大型承压管件ｕ］。其主要性能指标与
国内的Ｑ４２０相当，大型高压锻造管法兰国内部 分还采用１６Ｍｎ制造，这种钢性能相当于美国的
ＡＳＴＭ Ａ３５０
Ｌ砣钢。
学性能分析、能谱分析等工作，确定法兰爆裂失效 的主要原因，并通过模拟实验验证分析结果的正 确性，阐明法兰脆性断裂的机理，最后给出改进 措施。
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图７索氏体团显微形貌
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图８沿晶分布的三次渗碳体
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万方数据
第４期
付饶，杜风贞，武志勇：大型锻造法兰脆性开裂原因分析
２６ｌ
２分析与讨论
素对开裂的影响。 ３）金相组织检查
根据金相样品抛光态观察结果，显示法兰基 体比较纯净，无大块状或长条状夹杂物，说明夹杂 对机械性能影响有限；图３中显示的许多金黄色 或淡紫色方块状物质，可能为铌、钛氮碳氮化物过 度长大形成的相；法兰一侧焊缝热影响区厚度大