T型过滤器主体产生裂纹宏观观察和微观观察分析

某公司乙烯改造工程乙烯装置管道安装的一直流式T型过滤器，在使用4天后过滤器主体产生裂纹，通过抢修补焊后再次投人使用，一天后又在补焊对称位置产生裂纹。T型过滤器材质为0Cr18Ni9(低温)，介质为C1-C2烃(含有21%氢组分)；管线系统的操作压力为，3.32MPa，操作温度为-99℃，设计压力为4.15MPa，设计温度为-105℃。发生失效的T型过滤器实物见图1，裂纹位置见图2。

                                                               图1 T型过滤器实物                                      图2 裂纹位于焊接热影响区

1、宏观观察

经过对解体前后T型过滤器的裂纹宏观观察发现：裂纹是位于焊接热影响区，垂直于焊缝，并垂直于三通冷加工变形量最大的方向；裂纹与断口附近没有明显的塑性变形，呈现脆性断裂的特征；另外两条焊缝之间的距离太小，焊接出现比较严重的烧损咬边以及焊接线能量过大的迹象。上述观察结果表明，T型过滤器的失效是在较高的残余应力水平作用下发生的脆性断裂 。

2、微观观察

对T型过滤器焊缝附近的裂纹进行扫描电镜分析，发现裂纹具有以下特征：裂纹具有解理断口特征，且在裂纹解理面上存在鸡脚形貌，见图4和图5；主裂纹上存在二次裂纹，部分二次裂纹发生在晶界，见图6；裂纹上有明显的台阶，见图7。上述结果表明，裂纹具备脆性断裂的基本特征，且具有明显的氢脆形貌。

                                              图4 断口具解理特征(20×)                                                图5 解理面上有鸡爪形貌(2000×)

                                                图6 二次裂纹(2000×)                                                                  图7 断口存在台阶(75×)

进一步分析发现，在T型过滤器断口处有大量的微小孔洞，管子内壁存在一层组织结构疏松的多孔层，这些为介质特别是氢原子进入管壁提供了有利的条件。