籃式過濾器法蘭主要起密封作用,保證過濾器在正常壓力狀態下密封良好,從而能夠正常使用。籃式過濾器法蘭變形會導致過濾器密封不嚴、漏氣或是漏液,影響其正常使用,嚴重的還會污染環境。
某燃氣有限公司使用的DN800籃式過濾器的法蘭和法蘭密封連接處存在泄露現象。經現場查找,發現是籃式過濾器的法蘭存在變形,經多次調試均未能解決泄露問題,導致過濾器無法正常使用。今年7月7日,該公司委托我公司對該過濾器法蘭變形的原因進行質量鑒定。
7月22日,我公司技術人員對申請鑒定的DN800籃式過濾器法蘭進行現場勘驗。該籃式過濾器法蘭為長頸對焊法蘭,焊接在DN800過濾器筒體上,焊縫位置距離法蘭頂部170mm;法蘭蓋直徑800mm,厚110mm;法蘭內徑800mm,厚82mm?,F場用油石對法蘭、法蘭蓋密封面進行打磨,沒有發現補焊的痕跡,排除了焊接應力引起的變形的可能。隨后我公司技術部對該過濾器進行理化檢驗:
(1)變形量測量
將φ800過濾器法蘭倒置在平板上,用塞尺測量法蘭密封面與平板的間隙(如表1)。
表1(mm)
最大間隙 | 與最大間隙相距180°處的間隙 |
0.80 | 0.35 |
把法蘭蓋放置在該過濾器法蘭上,測量法蘭蓋密封面與法蘭密封面的間隙ai;將法蘭蓋旋轉90°再安放在該過濾器法蘭上,測量法蘭蓋密封面與法蘭密封面的間隙aj(如表2)。
表2
測量部位 | 測量值ai | 測量值aj |
法蘭蓋與法蘭連接處的最大間隙 | 0.78 | 0.82 |
法蘭蓋與法蘭連接處的最大間隙相差180°處的間隙 | 0.37 | 0.40 |
由表1可以看出,φ800過濾器法蘭確實存在變形,而且變形位置對稱呈現,最大變形量為0.8mm。
由表2可以看出,法蘭蓋基本沒有變形。所以,在進行理化檢驗取樣時,法蘭蓋沒有取樣。
用硬度計對DN800籃式過濾器法蘭密封面進行多次測量并計算平均值,測量結果(如表3)。
表3(HB)
標準值 | 實測值 |
121-178 | 123 |
硬度值符合標準要求。
(2)化學成分檢測
在DN800籃式過濾器法蘭上取樣,制成試樣進行化學成分檢測,檢測結果(如表4)。
表4(wt%)
項目名 | 標準要求 | 實測值 |
P | ≤0.030 | 0.015 |
Mn | 1.20-1.60 | 1.36 |
Si | 0.20-0.60 | 0.27 |
Cr | ≤0.30 | 0.03 |
Ni | ≤0.30 | 0.003 |
Cu | ≤0.25 | 0.006 |
C | 0.13-0.19 | 0.14 |
S | ≤0.020 | 0.013 |
化學成分檢測結果符合標準要求。
(3)取樣
針對變形量測量的結果,選擇在DN800籃式過濾器法蘭上取樣。由于法蘭變形的方向性無法確定,所測得的變形量只是相對值,變形部位也是相對部位,后面的試驗結果也證實了此分析。
在這里,先把塞尺所測得的最大間隙處默認為變形部位,與最大間隙處相距90°,塞尺伸不進去的區域為未變形部位。取樣時,在變形部位和未變形部位各取一塊樣品,進行沖擊試驗和金相顯微組織檢測。
(4)沖擊性能檢測
在所取的樣品中制成沖擊試樣,進行沖擊性能試驗,試驗結果(如表5)。
如表5(AKV.J)
標準值 | 法蘭最大間隙部位 | 與法蘭最大間隙處相距90°的部位 |
≥31 | 105 |
由表5可以看出,試樣的沖擊性能均符合標準要求,但二者沖擊功的值相差較大。法蘭最大間隙部位的沖擊功是標準要求值的3.38倍,是與之相距90°部位沖擊功的2.28倍,說明該部位韌性強、脆性弱。
(5)金相顯微組織檢測
在所取的樣品中制成金相試樣,試樣拋光后,放大100倍、200倍進行金相顯微組織檢測。
籃式過濾器法蘭最大間隙部位的金相顯微組織如圖1、2所示。其金相顯微組織為:珠光體+鐵素體;晶粒度:(6~7)級;未發現魏氏組織。
與過濾器法蘭最大間隙處相距90°部位的金相顯微組織如圖3、4所示。其金相顯微組織為:珠光體+鐵素體+魏氏組織;晶粒度:(2~3)級;魏氏組織:(3~4)級。
從圖1、2可以看出,取樣時默認變形部位(最大縫隙部位)的金相顯微組織均勻,晶粒細化,晶粒度等級較高,是比較理想的熱處理后的金相顯微組織。這樣的組織熱處理較為充分,組織內部的應力基本消除,不會引起較大的形變,系穩定組織。
從圖3、4可以看出,取樣時認為未變形部位(與最大間隙處相距90°部位)的金相顯微組織不均勻,晶粒粗大,晶粒度等級較低,是典型的正、回火不充分造成的;而且,該組織內部還存在魏氏組織。
魏氏組織屬過熱組織。鍛造溫度過高造成奧氏體晶粒長得非常粗大,這種粗大的奧氏體在較快的冷卻速度下會形成一種特殊的過組織,其組織特征為在一個粗大的奧氏體晶粒內會形成許多平行的鐵素體(滲碳體)針片,在鐵素體針片之間的剩余奧氏體最后轉變為珠光體,這種過熱組織稱為鐵素體(滲碳體)魏氏組織。
魏氏組織不僅晶粒粗大,而且由于大量鐵素體針片形成的脆弱面,使金屬的韌性急劇下降,脆性增加。這在之前的沖擊性能檢測中也可以看出,沒有魏氏組織的部位(即最大縫隙部位)能夠經受的沖擊功較大,而有魏氏組織的部位(即與最大間隙處相距90°部位)所能承受的沖擊功雖然符合標準要求,但相對前者卻相差很大,甚至不是一個數量級。從這里也可以看出,魏氏組織的存在,對材料的性能影響是比較大的。
從圖1、2和圖3、4的金相顯微組織可以看出,該過濾器法蘭的組織存在嚴重的不均勻性,這種不均勻性導致鑄件中殘余應力的形成。