籃式過(guò)濾器法蘭變形失效分析

籃式過(guò)濾器法蘭主要起密封作用，保證過(guò)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(guò)濾器法蘭變形會(huì)導(dǎo)致過(guò)濾器密封不嚴(yán)、漏氣或是漏液，影響其正常使用，嚴(yán)重的還會(huì)污染環(huán)境。

某燃?xì)庥邢薰臼褂玫腄N800籃式過(guò)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(chǎng)查找，發(fā)現(xiàn)是籃式過(guò)濾器的法蘭存在變形，經(jīng)多次調(diào)試均未能解決泄露問(wèn)題，導(dǎo)致過(guò)濾器無(wú)法正常使用。今年7月7日，該公司委托我公司對(duì)該過(guò)濾器法蘭變形的原因進(jìn)行質(zhì)量鑒定。

7月22日，我公司技術(shù)人員對(duì)申請(qǐng)鑒定的DN800籃式過(guò)濾器法蘭進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)勘驗(yàn)。該籃式過(guò)濾器法蘭為長(zhǎng)頸對(duì)焊法蘭，焊接在DN800過(guò)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。現(xiàn)場(chǎng)用油石對(duì)法蘭、法蘭蓋密封面進(jìn)行打磨，沒有發(fā)現(xiàn)補(bǔ)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(duì)該過(guò)濾器進(jìn)行理化檢驗(yàn)：

(1)變形量測(cè)量

將φ800過(guò)濾器法蘭倒置在平板上，用塞尺測(cè)量法蘭密封面與平板的間隙（如表1）。

表1(mm)

把法蘭蓋放置在該過(guò)濾器法蘭上，測(cè)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(guò)濾器法蘭上，測(cè)量法蘭蓋密封面與法蘭密封面的間隙aj(如表2)。

表2

由表1可以看出，φ800過(guò)濾器法蘭確實(shí)存在變形，而且變形位置對(duì)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(jìn)行理化檢驗(yàn)取樣時(shí)，法蘭蓋沒有取樣。

用硬度計(jì)對(duì)DN800籃式過(guò)濾器法蘭密封面進(jìn)行多次測(cè)量并計(jì)算平均值，測(cè)量結(jié)果（如表3）。

表3(HB)

硬度值符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

(2)化學(xué)成分檢測(cè)

在DN800籃式過(guò)濾器法蘭上取樣，制成試樣進(jìn)行化學(xué)成分檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果（如表4）。

表4(wt%)

化學(xué)成分檢測(cè)結(jié)果符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

(3)取樣

針對(duì)變形量測(cè)量的結(jié)果，選擇在DN800籃式過(guò)濾器法蘭上取樣。由于法蘭變形的方向性無(wú)法確定，所測(cè)得的變形量只是相對(duì)值，變形部位也是相對(duì)部位，后面的試驗(yàn)結(jié)果也證實(shí)了此分析。

在這里，先把塞尺所測(cè)得的最大間隙處默認(rèn)為變形部位，與最大間隙處相距90°，塞尺伸不進(jìn)去的區(qū)域?yàn)槲醋冃尾课弧Ｈ訒r(shí)，在變形部位和未變形部位各取一塊樣品，進(jìn)行沖擊試驗(yàn)和金相顯微組織檢測(cè)。

(4)沖擊性能檢測(cè)

在所取的樣品中制成沖擊試樣，進(jìn)行沖擊性能試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果（如表5）。

如表5(AKV.J)

由表5可以看出，試樣的沖擊性能均符合標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)要求值的3.38倍，是與之相距90°部位沖擊功的2.28倍，說(shuō)明該部位韌性強(qiáng)、脆性弱。

(5)金相顯微組織檢測(cè)

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(jìn)行金相顯微組織檢測(cè)。

籃式過(guò)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(jí)；未發(fā)現(xiàn)魏氏組織。

與過(guò)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(jí)；魏氏組織：（3～4）級(jí)。

從圖1、2可以看出，取樣時(shí)默認(rèn)變形部位（最大縫隙部位）的金相顯微組織均勻，晶粒細(xì)化，晶粒度等級(jí)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(huì)引起較大的形變，系穩(wěn)定組織。

從圖3、4可以看出，取樣時(shí)認(rèn)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(jí)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(guò)熱組織。鍛造溫度過(guò)高造成奧氏體晶粒長(zhǎng)得非常粗大，這種粗大的奧氏體在較快的冷卻速度下會(huì)形成一種特殊的過(guò)組織，其組織特征為在一個(gè)粗大的奧氏體晶粒內(nèi)會(huì)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(guò)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(cè)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(biāo)準(zhǔn)要求，但相對(duì)前者卻相差很大，甚至不是一個(gè)數(shù)量級(jí)。從這里也可以看出，魏氏組織的存在，對(duì)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(guò)濾器法蘭的組織存在嚴(yán)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。