某化工厂液氨球罐排放管上安装的截止阀在使用过程中发生端法兰密封面泄漏, 经对法兰抱箍处理, 继续运行了一段时间。日前截止阀在关闭状态下从抱箍法兰内侧断开, 端法兰与阀体脱离。

截止阀断裂法兰的断口表面有一层白色覆盖物, 在清洗前萃取断口表面覆盖物供能谱成分分析。清洗后从断口表面形貌可见, 断裂起源于法兰的内圈, 由内向外开裂, 断裂源区宽约 3 mm。此外, 在法兰的内圈与断裂源区对应的部位, 观察到二处明显的腐蚀坑及一个约20 mm ×20 mm 的铸造缺陷。

应用扫描电镜和电子探针观察与分析法兰断口表面形貌及缺陷区域显微成分, 应用金相显微镜观察法兰的组织。

清洗后从法兰断裂源区断口形貌可见法兰的内圈表面沿晶腐蚀开裂, 断面上有约1 mm 长的二次裂纹, 断裂源区附近平坦的区域宽度约为3 mm , 长度约占圆周的1/ 5 。法兰裂纹扩展区域断口呈解理断裂形式。

清洗前萃取的断口表面覆盖物, 经能谱定性分析结果主要富集的是Ca 、Si 、Mg、Fe 及P 等元素, 与截止阀外表面涂料的成分接近。

法兰正常部位的金相及电子金相组织可见石墨呈片状, 是典型的灰铸铁显微组织, 在灰铸铁中珠光体呈细片状, 有少量的磷共晶。

法兰内圈铸造缺陷截面电子金相组织可见, 在铸造缺陷内镶嵌大量的砂粒。砂粒能谱定性分析结果显示, 这些砂粒主要富集的是Si 、Al 、Mn、Ca 、 K、Na 、Mg、Fe 及P 等元素。

截止阀端法兰断裂是因为该阀长期使用, 材料劣化, 承受不了液氨球罐压力的波动, 以腐蚀疲劳为源, 造成了瞬间断裂。这一方面说明制造质量有问题, 使阀门存在制造缺陷。另一方面说明用户对设备缺乏管理和维护, 无设备使用寿命期限概念, 最终导致截止阀断裂。阀门使用过程中, 既要不断维护, 保证其正常工作, 又要定期更换, 避免其出现事故。