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 法蘭開裂原因進行了分析。結果表明：法蘭材料碳元素含量超標，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力及腐蝕環(huán)境，以上因素共同作用導致法蘭頸部發(fā)生沿晶應力 腐蝕開裂。

 
某化工廠在生產(chǎn)運營過程中發(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。此法蘭內部介質為航空煤油，工 作壓力為２．０ＭＰａ，介質溫度為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方法以及對檢驗結果進行 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 表面裂紋較少且細小。由此可以判 斷，裂紋由外向內擴展。
 

結合上述理化檢驗結果及法蘭使用條件進行如 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。過多碳元素，為晶界析出物產(chǎn)生提供物質基礎， 在４００～８５０℃的敏化溫度范圍［２］，由于碳原子體積 小，在金屬中有較大擴散能力，很容易擴散到晶界與 晶界上的鉻原子結合，故使晶界上的鉻元素含量下 降，同時晶內的鉻也會向晶界擴散補充，但由于鉻的 擴散能力遠小于碳原子的，難以及時補充晶界上的 損失，故隨晶界上碳化鉻的不斷析出，當鉻元素含量降到 ＜１２％ （質 量 分 數(shù)）時，晶 界 就 會 有 被 腐 蝕 的危險。
（２）特定的腐蝕介質 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。
（３）適當?shù)睦瓚κ且粋€不受力的帶頸法蘭，當法蘭受到 內部壓力時，作 用 到 法 蘭 上 產(chǎn) 生 力 矩 Ｍ，法 蘭 盤 上 的矩形截面將發(fā)生的轉動，導致法蘭 頸產(chǎn)生細微縱向彎曲變形，因此法蘭在使用過程中法蘭頸。在加厚過渡帶區(qū)域，因為應力集中較為明顯，該區(qū)域 有可能彎曲幅度較大，氧化膜很可能會破裂，導致鉆 桿基體與泥漿接觸，腐蝕進一步加深，周而復始，發(fā) 生刺穿失效。
    結論：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)域內壁的腐蝕坑底 部；鉆桿鉆進過程中，在交變載荷的作用下加厚過渡 帶消失區(qū)域由于應力集中而在腐蝕坑底部萌生腐蝕 疲勞裂紋，裂紋不斷擴展最終造成鉆桿刺穿失效。 建議采用內涂層鉆桿，可以有效避免鉆桿基體 與井下介質的直接接觸，防止鉆桿內壁腐蝕，提高鉆 桿的疲勞壽命；適當降低鉆桿轉速，減小鉆桿承受的 旋轉彎曲應力，也可以提高鉆桿的使用壽命。