籃式過濾器法蘭變形失效分析
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(tài)下密封良好，從而能夠正常使用。籃式過濾器法蘭變形會導(dǎo)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(huán)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(xiàn)象。經(jīng)現(xiàn)場查找，發(fā)現(xiàn)是籃式過濾器的法蘭存在變形，經(jīng)多次調(diào)試均未能解決泄露問題，導(dǎo)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(zhì)量鑒定。
7月22日，我公司技術(shù)人員對申請鑒定的DN800籃式過濾器法蘭進行現(xiàn)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(nèi)徑800mm，厚82mm?，F(xiàn)場用油石對法蘭、法蘭蓋密封面進行打磨，沒有發(fā)現(xiàn)補焊的痕跡，排除了焊接應(yīng)力引起的變形的可能。隨后我公司技術(shù)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(zhuǎn)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(xiàn)，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(jié)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(xué)成分檢測
在DN800籃式過濾器法蘭上取樣，制成試樣進行化學(xué)成分檢測，檢測結(jié)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(xué)成分檢測結(jié)果符合標準要求。
(3)取樣
針對變形量測量的結(jié)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(jié)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(qū)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(jié)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(fā)現(xiàn)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(nèi)部的應(yīng)力基本消除，不會引起較大的形變，系穩(wěn)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(nèi)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(nèi)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(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w，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(jīng)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(shù)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(dǎo)致鑄件中殘余應(yīng)力的形成。