在1300烟气管线下方与闸阀相连的不锈钢法兰内壁发现了表面裂纹，在不锈钢法兰内表面上。法兰材质为1Cr18Ni9Ti,锻造加工，其工作环境与烟气管线相同，外壁为复合硅酸盐保温被保温，因为存在保温材料的接缝，运行时的保温情况可能稍差。该不锈钢法兰己运行5年的时间，根据烟气管线焊缝开裂的失效分析结果，更长期的高温运行材料的特性已经严重脆化，尽管供货状态不同，但。相析出是必然的，只是由于原始材料的锻造过程不会产生较多的铁素体相，母材的Ti含最不会因为焊接而降低，因此其脆性相析出不会像烟气管线一样快速。

    不锈钢法兰内壁龟裂的失效分析是要确定龟裂失效的根本原因，分析不锈钢法兰服役过程中运行条件对龟裂失效造成的影响，为今后烟气管线不锈钢法兰选材和运行条件的调整提供证据。因此本章选取金相分析、断口扫描电镜分析和微区能谱分析等方法查找裂纹开裂形貌特征和析出相类型，并对这些特征进行分析判断，并最终得出结论。

    不锈钢法兰出口处内壁裂纹宏观形貌

    宏观上观察在不锈钢法兰高颈部分龟裂部位取下的试样，可看到不锈钢法兰高颈处内壁母材出现细小的龟裂裂纹，有些地方龟裂到离焊缝溶合线约30mm处，其中还有较粗的与管道轴线平行的短裂纹.据已有的资料，龟裂失效是热疲劳的典型特征，服役工况下不存在交变的机械作用力，仅仅是温度应力的作用。虽然正常运行中烟气温度波动幅度不大，但比较频繁的，并且是随机的，其介质温度波动的幅度一般30-50℃左右;开停工次数虽然有限，但幅度很大，从常温持续变化到工作温度，在长度方向上将引起管道的轴向位移反复变化.由于不锈钢法兰处外保温较差，受环境因素和操作温度波动的影响，客观上存在热疲劳产生的条件。另外在装置停工时和烟汽轮机检修时，烟气管线温度会下降，烟气有可能冷凝出液态相附于内表面，因而存在腐蚀介质，裂纹也有可能与腐蚀因素有关。

    金相及析出物分析

    金相分析的主要目的是要检查裂纹的形貌特征，分析裂纹的类型，并检查材料本身组织变化的情况，确定裂纹断裂的荃本情况，因此，选取裂纹中心部位和裂尖部分进行金相分析。

    图3.4为不锈钢法兰龟裂裂纹金相.图(.冲)为龟裂中心50倍放大的表面形貌金相照片，可以看出裂纹呈枝状扩展，裂纹变得很宽，而裂纹尖端较尖锐，裂纹内部包含有大量的夹杂物，估计为氧化物所致.图3.4(cXd)(eXf)是龟裂裂纹尖端处金相分析照片，裂纹尖端较尖锐，裂纹基本上呈穿晶扩展。从金相图中可以看出，裂纹的表面即断口存在一些附着物，估计为腐蚀产物，另外材料组织发生了变化，有颗粒状析出相成分。

    从金相分析结果可以初步得出裂纹开裂的总体情况:不锈钢法兰内壁的裂纹呈龟裂形式扩展，裂纹宽大，裂纹呈穿晶开裂形态并以穿晶形式扩展。材料基体组织中有二次相析出。根据这些二次相的形态分析，这些二次相应该是a相和其它金属间化合物以及少量碳化物的混合物。

    综合分析材料的金相组织，裂纹呈龟裂状，是典型的热疲劳特征，又存在交变热应力，因而可以初步断定失效为热疲劳断裂。需要对断口进行扫描电镜分析，查找疲劳辉纹和轮胎压痕等疲劳断口特征，还有对断口附着物进行能谱分析，寻求直接的证据。

    裂纹断口分析