第６期（总第２２３期）
２０２０年１２月
机械工程与自动化
ＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ ＆ ＡＵＴＯＭＡＴＩＯＮ
Ｎｏ．６
Ｄｅｃ．
文章编号：１６７２ ６４１３（２０２０）０６ ０１３６ ０２
吴海青
（太原工业学院机械工程系，山西 太原 ０３０００８
）摘要：通过化学成分分析、金相分析、硬度测试对２０Ｇ变径管接头在水压试验保压过程中的开裂进
行了分析。分析结果表明：该变径管接头开裂主要是因为变径管在加热压模过程中处于失塑阶段时受热不均匀产生了三种热过程组织，大大降低了材料的塑性；另外在管接头两侧均有焊接筋板，使得在焊接过程中受二次应力的影响，造成变径管接头在水压试验时开裂失效。
关键词：２０Ｇ变径管接头；裂纹；金相分析；硬度测试；化学成分分析中图分类号：ＴＧ１１５ 文献标识码：Ａ
收稿日期：２０２０ ０８ １１；修订日期：２０２０ １０ １２
作者简介：吴海青（１９８６
），女，山西太原人，讲师，硕士，主要研究方向：材料力学性能研究。１ 研究背景
一批碳钢集箱在进行工作压力１．５倍、保压５ｍｉｎ［１］
的水压试验时，发现某个集箱的两个２０Ｇ变
径管接头处有漏水现象，随后对这两个变径管接头进行渗透无损检测，着后出现沿变径管径向方向的裂纹。最后对未安装的剩余４００件变径管接头进行渗透 无损检测，
均未发现缺陷。与外协厂沟通得知该批变径管接头采用热压工艺压制，生产工艺为：２０Ｇ钢管入厂检验→锯床下料→去除毛刺→坡口倒角→燃气炉加热→模压→自然风冷→除锈→机加工→尺寸检测→无损检测。
集箱２０Ｇ变径管接头位置示意图如图１所示，出现裂纹的两个变径管接头两侧均有焊接筋板且裂纹均
沿变径管径向方向，
因此可以断定裂纹产生的原因是一致的。为了查明缺陷的性质和产生的原因，抽取其中一件进行检测和分析，以便与外协制造厂沟通，进而避免类似失效现象的再次发生。
图１ 集箱２０Ｇ变径管接头布置示意图
２ 理化检测
２．１ 试样制备
对其中一个变径管接头的裂纹部位取化学、金相试样，
编号为化１、金１、金２、金３，变径管接头裂纹部位取样示意图如图２所示。２．２ 化学成分分析
晶粒度检测
依据标准ＧＢ／Ｔ４３３６—２０１６［２］
，采用ＡＲＬ３４６０火花发射光谱仪对化１试样进行化学成分分析，分析结果见表１。试样的化学成分均符合产品技术条件要求。
图２ ２０Ｇ变径管接头裂纹部位取样示意图
表１ 化学成分分析结果（质量分数）
％
元素ＣＳＭｎＳｉＰ
实测值
０．２１
０．００４
０．３６
０．２０
０．０１９
技术要求０．１７～０．２３≤０．０１５０．３５～０．６５０．１７～０．３７≤０．０２５
２．３ 金相分析
依据标准ＧＢ／Ｔ１３２９８—２０１５［３］
和ＧＢ／Ｔ６３９４—２０１７［４］
，采用ＺＥＩＺＺＡＸＩＯ光学显微镜对金１、
金２和金３试样显微组织进行检测，并对晶粒度进行评定，检测结果见表２和如图３～图５所示。
由表２和图３可知：金１号试样存在穿晶裂纹及沿晶裂纹，裂纹左侧的金相组织为铁素体＋珠光体＋魏氏，为完全正火恢复阶段但未到再结晶阶段，平均晶粒度等级为８级；右侧的金相组织为铁素体＋颗粒碳
化物，为Ａｃ１～Ａｃ３不完全相变组织，平均晶粒度等级为６级。
由表２和图４、图５可知：金２、金３号试样金相组织均为铁素体＋珠光体，为２０Ｇ正常组织即Ａｃ３再结
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