往复压缩机过滤网开裂原因分析

沈阳中科韦尔腐蚀控制技术有限公司1过滤网开裂原因分析报告一、概述2013年10月24日，由于对117-K-101B压缩机故障检修，发现其117-K-101B入口过滤网发生断裂。根据设备员的提供的此滤网材质为20碳钢。压力1.5MPa。介质为新鲜氢气。二、现场观察图1过滤网部位沈阳中科韦尔腐蚀控制技术有限公司2图2故障压缩机图3发生断裂的过滤网全段——滤网骨架开裂沈阳中科韦尔腐蚀控制技术有限公司3图4断裂的过滤网经清洗后——看到边缘已经磨平，红框内可看到较明显的裂纹1.1材质分析表1惠炼滤网材质分析取样部位CSiMnSPNiCrCuTi10F钢标准成分GB/T699-19990.07-0.13≤0.070.25-0.5≤0.035≤0.035≤0.30≤0.15≤0.25——惠炼滤网材质0.076-0.130.040.230.012-0.0580.015＜0.010.0150.013＜0.01从材质成分分析中可以看到滤网为牌号为10F的优质钢。但是材质中硫含量超标。由于硫含量超标，会使钢板轧制时产生热脆断裂，同时降低钢的延展性和耐蚀性。1.2宏观、低倍分析送检过滤网宏观形貌，见图5。过滤网A面上没有发现裂纹存在；过滤网B面上标记为1、2、3处的地方已经完全断裂，标记为4处的地方可见一条明显的裂纹存在，标记为5处的地方是完好的。沈阳中科韦尔腐蚀控制技术有限公司4图5过滤网宏观形貌在体式显微镜下，对过滤网上标记为1、2、3处的断口进行观察，断口的裂纹均起源于过滤网的B面（黄色箭头处），然后逐渐向过滤网的A面扩展，直至断裂，见图6。在标记2处的断口附近，还可见一条裂纹存在。在过滤网B面上标记为4处，可见一条裂纹存在，将该裂纹认为地打开，就可以形成一个“裂纹断口”。该“裂纹断口”的形貌与1、2、3处的断口具有相似的形貌，见图7。标记5处为过滤网上完好形貌，见图8。沈阳中科韦尔腐蚀控制技术有限公司5图6过滤网上1、2、3处断口低倍形貌（裂纹起源于B面黄色箭头处）沈阳中科韦尔腐蚀控制技术有限公司6图7过滤网上4处裂纹及“裂纹断口”低倍形貌（裂纹起源于B面黄色箭头处）图8过滤网上5处低倍形貌1.1、金相分析在过滤网上取B面的金相样品，经预磨、抛光和腐刻后，在显微镜下观察过滤网材料的金相组织。过滤网板垂直于板厚方向的金相组织为：铁素体晶粒上分布着小颗粒状的三沈阳中科韦尔腐蚀控制技术有限公司7次渗碳体，见图5。由于过滤网的网孔是冷冲压形成的，方向是从A面向B面冲压，因此，在过滤网B面网孔边角处的铁素体晶粒发生严重地变形被拉长。过滤网板B面平行于板厚方向的金相组织为：铁素体晶粒上分布着小颗粒状的三次渗碳体；在B2断口旁边有一条裂纹存在，同时在过滤网板B面另外的两孔之间也发现有裂纹存在，裂纹类型是穿晶的，见图6和7。沈阳中科韦尔腐蚀控制技术有限公司8图5过滤网垂直于板厚方向的金相组织（铁素体+颗粒状三次渗碳体）图6过滤网B面平行于板厚方向的金相组织（铁素体+颗粒状三次渗碳体；裂纹以穿晶扩展为主）沈阳中科韦尔腐蚀控制技术有限公司9图7过滤网B面平行于板厚方向的金相组织（铁素体+颗粒状三次渗碳体；裂纹以穿晶为主扩展，裂纹呈现人字形，由外部往里面扩散，裂纹没有贯穿整个滤网的厚度。）1.2、扫描电镜分析沈阳中科韦尔腐蚀控制技术有限公司10图8过滤网B面平行于板厚方向的断口形貌（滤网断裂前，无明显塑性变形，断口平，齐，亮。断口形貌有解离河流花样。）图9过滤网B面平行于板厚方向的断口形貌——滤网表面存在多处微细的裂纹。沈阳中科韦尔腐蚀控制技术有限公司11图10过滤网的断口形貌——掰断的新断口，韧窝小而浅，2.2元素分析经扫描电镜、能谱分析表明裂纹内部存在夹杂物。材质表面存在大量的裂纹，内部充满铁的氧化物12沈阳中科韦尔腐蚀控制技术有限公司123456图11断口元素分析位置表2断口元素分析(质量百分数%)取样部位OSFeNaClKCaSi139.7821.6638.56——————————215.8216.0168.17——————————332.317.9941.3612.006.35——————421.483.4354.618.012.381.952.735.41531.536.8719.7012.2514.225.44————615.2710.4371.692.180.44——————三、分析与讨论（1）材质分析沈阳中科韦尔腐蚀控制技术有限公司13由于材质成分分析结果表明，滤网材质为10F钢，而且硫元素超标。10F钢易切削，冷变形塑性很好，深冲压等冷加工性和焊接性能好。可用来制造易加工成形而对强度要求不高的零件。但是硫元素超标，会在轧制时产生热脆断裂，同时降低钢的延展性和耐蚀性。四、结论由电镜图中可以判断断口为热脆性断口，说明了产生裂纹的主要原因不是由于环境引起的腐蚀断裂，是由材质中的有害硫元素含量偏高，导致钢原料中存在原始表面裂纹缺陷。由于滤网的制备工艺：钢板——冲压——弯曲——焊接。在滤网的边缘处会产生很大应力。这些微裂纹在外力作用下产生应力集中现象，当应力达到一定程度时候，裂纹开始扩展，导致断裂。