奧氏體不銹鋼法蘭在使用過程中頸部出現(xiàn)開裂滲漏現(xiàn)象，通過材料化學(xué)成分分析、金 相顯微組織分析、掃描電鏡觀察裂紋斷面微觀形貌及 Ｘ 射線能譜分析裂紋斷面腐蝕產(chǎn)物成分，對(duì) 法蘭開裂原因進(jìn)行了分析。結(jié)果表明：法蘭材料碳元素含量超標(biāo)，且存在熱加工缺陷，晶界處有大 量析出物，法蘭使用過程中存在拉應(yīng)力及腐蝕環(huán)境，以上因素共同作用導(dǎo)致法蘭頸部發(fā)生沿晶應(yīng)力 腐蝕開裂。

 
某化工廠在生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)過程中發(fā)現(xiàn)法蘭頸部有液 體滲漏現(xiàn)象，經(jīng)觀察發(fā)現(xiàn)法蘭頸部存在沿圓周方向的 裂紋，如圖１所示。此法蘭內(nèi)部介質(zhì)為航空煤油，工 作壓力為２．０ＭＰａ，介質(zhì)溫度為４０ ℃，外壁暴露于露天環(huán)境中，法蘭材料為Ｓ３２１６８奧氏體不銹鋼，采用鍛 造成型工藝生產(chǎn)，后經(jīng)固溶處 理，再 加 工 制 造 成 型。 筆者通過一系列理化檢驗(yàn)方法以及對(duì)檢驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行 分析討論，找出了該不銹鋼法蘭裂紋產(chǎn)生的原因，并 提出了改進(jìn)建議，以避免類似失效的再發(fā)生。
 
宏觀觀察法蘭開裂部位可見，裂紋呈曲折、斷續(xù) 狀沿法蘭頸圓周分布，法蘭盤處無裂紋。法蘭頸外 表面裂紋較多且間隙較大；法蘭頸內(nèi) 表面裂紋較少且細(xì)小。由此可以判 斷，裂紋由外向內(nèi)擴(kuò)展。
 

結(jié)合上述理化檢驗(yàn)結(jié)果及法蘭使用條件進(jìn)行如 下分析。
（１）敏感的材料 法蘭顯微組織晶界上存在大量析出物，析出物 的產(chǎn)生與法蘭碳元素含量較高及熱加工工藝制度有 關(guān)。過多碳元素，為晶界析出物產(chǎn)生提供物質(zhì)基礎(chǔ)， 在４００～８５０℃的敏化溫度范圍［２］，由于碳原子體積 小，在金屬中有較大擴(kuò)散能力，很容易擴(kuò)散到晶界與 晶界上的鉻原子結(jié)合，故使晶界上的鉻元素含量下 降，同時(shí)晶內(nèi)的鉻也會(huì)向晶界擴(kuò)散補(bǔ)充，但由于鉻的 擴(kuò)散能力遠(yuǎn)小于碳原子的，難以及時(shí)補(bǔ)充晶界上的 損失，故隨晶界上碳化鉻的不斷析出，當(dāng)鉻元素含量降到 ＜１２％ （質(zhì) 量 分 數(shù)）時(shí)，晶 界 就 會(huì) 有 被 腐 蝕 的危險(xiǎn)。
（２）特定的腐蝕介質(zhì) 能譜分析裂紋斷面腐蝕產(chǎn)物，含有氯、硫、氧等 腐蝕性元素及鐵、鉻、錳、鎳、硅等基體元素，腐蝕性 元素的出現(xiàn)與法蘭和大氣環(huán)境直接接觸，雨水的沖 刷及廠區(qū)大氣環(huán)境中存在該類元素有關(guān)。
（３）適當(dāng)?shù)睦瓚?yīng)力是一個(gè)不受力的帶頸法蘭，當(dāng)法蘭受到 內(nèi)部壓力時(shí)，作 用 到 法 蘭 上 產(chǎn) 生 力 矩 Ｍ，法 蘭 盤 上 的矩形截面將發(fā)生的轉(zhuǎn)動(dòng)，導(dǎo)致法蘭 頸產(chǎn)生細(xì)微縱向彎曲變形，因此法蘭在使用過程中法蘭頸。在加厚過渡帶區(qū)域，因?yàn)閼?yīng)力集中較為明顯，該區(qū)域 有可能彎曲幅度較大，氧化膜很可能會(huì)破裂，導(dǎo)致鉆 桿基體與泥漿接觸，腐蝕進(jìn)一步加深，周而復(fù)始，發(fā) 生刺穿失效。
    結(jié)論：此次鉆桿刺穿為早期腐蝕疲勞失效，疲勞裂紋 起源于鉆桿加厚過渡帶消失區(qū)域內(nèi)壁的腐蝕坑底 部；鉆桿鉆進(jìn)過程中，在交變載荷的作用下加厚過渡 帶消失區(qū)域由于應(yīng)力集中而在腐蝕坑底部萌生腐蝕 疲勞裂紋，裂紋不斷擴(kuò)展最終造成鉆桿刺穿失效。 建議采用內(nèi)涂層鉆桿，可以有效避免鉆桿基體 與井下介質(zhì)的直接接觸，防止鉆桿內(nèi)壁腐蝕，提高鉆 桿的疲勞壽命；適當(dāng)降低鉆桿轉(zhuǎn)速，減小鉆桿承受的 旋轉(zhuǎn)彎曲應(yīng)力，也可以提高鉆桿的使用壽命。