本文采用宏觀檢測、化學成分分析、金相分析、掃描電子顯微鏡分析、能譜分析等方法,尋找不銹鋼管管段出現大量微裂紋現象的根本原因,以避免由此缺陷造成重大事故.通過金相分析發現,所測管段樣品內部和內壁的金相組織結構為正常的鐵素體和珠光體,但靠近外壁處有在100μm左右的不完全脫碳現象.通過SEM檢測發現,在靠近熱影響區附近有大量的裂紋不均勻分布,靠近裂紋處較多,裂紋大多起源于表面,深入表面后便沿著管徑向遠離焊縫方向延伸,裂紋呈沿晶和穿晶共存的混晶態延伸;通過EDS的線掃描、面掃描和點掃描可以發現在靠近外表面處有明顯的脫碳現象,根據管外壁裂紋的形貌特征、產生部位和延伸特性可以判斷,產生的裂紋為冷裂紋.
焊接技術在重大工程建筑中越來越重視，不銹鋼管廠家為了保證焊接質量，焊接缺陷分析與防止受到人們的關注，特別是化工容器、電力管道、石油天然氣管線、船舶制造等，焊接缺陷往往是引發重大事故的隱患，涉及企業發展甚至社會的安全。我們在對某海洋石油平臺高壓天然氣回注線路進行檢修時，通過磁粉探傷的無損檢測發現天然氣緩沖罐出口至注氣機入口管線表面有大量的微裂紋，管內介質為伴生氣（微量硫化氫），溫度為30-35℃，壓力3.3-3.5Mpa,不銹鋼管廠家為了尋找出現火量微裂紋現象的根本原因，分別對管段進行宏觀檢測，化學成分分析，金相分析，掃描電子顯微鏡分析和能譜分析，以避免由此缺陷造成重大事故。
1檢測儀器及方法
首先我們對管段的母材進行化學成分分析；采用OLYMPUS GX41火型光學顯微鏡進行金相分析；采用Quanta FEG 650場發射掃描電鏡和EDAX/TSL能譜儀對管段腐蝕產物的微觀形貌利點掃描、線掃描和面掃描對成分進行分析。
2分析與測試
2.1管段宏觀分析
2.1.1原始外觀形貌
(1)試樣取自天然氣緩沖罐出口至注氣機入口管線，管內介質為伴生氣（微量硫化氧），其宏觀形貌如圖1所示。不銹鋼管廠家從圖中可知管段外壁無明顯的腐蝕缺陷，采用無損檢測技術對管段進行探傷，發現彎管部位無明顯缺陷，但在靠近焊縫的熱影響區的直管上有裂紋存在，大體走向呈沿著管徑方向。
2.1.2管段清洗腐蝕產物后宏觀形貌
圖2-3為管段中有微裂紋處試樣清洗前后對比照片，清洗后內外壁表面較光滑呈現金屬光澤，有一些凹凸不平的小腐蝕坑，未見裂紋等其它明顯缺陷，腐蝕以并不嚴重的均勻腐蝕為主。
2.2大型光學顯徽鏡分析
分別截取管段的一塊樣品磨制金相試樣，在OLYMPUS GX41大型光學顯微鏡下觀察，金相顯微組織見以下各圖。
(1)圖4-圖9為試樣金相顯微組織的照片，其中圖4和圖8為管段金相試樣宏觀照片及觀察金相的位置和方向示意圖，沿著圖中所示的箭頭方向觀察，分別為沿著焊縫方向和從焊縫開始逐漸遠離焊縫方向，觀察從圖中可以得出：金相組織為白色的鐵素體和黑色的珠光體，對比外表面與內表面發現，試樣的內壁和內部組織正常，在外壁有不完全脫碳現象存在，脫碳層深度達300微米，在脫碳區有裂紋不均勻分布，靠近焊縫區域的裂紋明顯較多，從30-150微米深度大小不一，從裂紋走勢上可以看出，裂紋在內部很淺的范圍后便沿著管徑向遠離焊縫的方向延伸，最遠達500～600微米。
2.3場發射掃描電子顯微鏡分析
2.3.1微觀形貌
(1)試樣剖面形貌觀察
不銹鋼管廠家采用Quanta FEG 650場發射掃描電鏡進一步將金相試樣的形貌進行了觀察分析，并利用EDAX廠能譜對管段外壁進行了點掃描，線掃描和面掃描的成分分析。
圖10-圖11為管段外壁的微觀形貌，其中圖10為沿著焊縫方向觀察，圖11為遠離焊縫方向觀察，從圖中可以看出在靠近外壁處有裂紋不均勻分布，裂紋由表面產生后向內延伸，深度深淺不一，最深處高達300多微米，裂紋擴展到一定深度后便沿著管徑逐漸遠離焊縫在內部延伸，最遠處達500多微米。
(2)浸蝕試樣剖面觀察
圖12為管段金相刻蝕后SEM微觀形貌，從圖中可以明顯看出外壁表面有裂紋不均勻的分布，在靠近焊縫處較多，裂紋大多起源于外表面，呈沿晶和穿晶的混晶態延伸，深度一般在幾十到一百微米后便沿著管徑遠離焊縫在內部延伸。
2.3.2微區元素分析
利用EDAX/TSL能譜對管段外壁進行點掃描，線掃描，面掃描等成分分析。圖14為管段外壁的面掃描成分分析圖，從圖14中可以明顯得出，在靠近外壁80微米范圍內，C元素的分布明顯較稀薄，說明表面有不完全脫碳現象。
圖15-16為管段外壁的線掃描成分分析圖，從圖17中可以明顯得出，在靠近外壁120微米范圍內，C元素的分布明顯較稀薄，說明表面有不完全脫碳現象。
2.5綜合分析
試樣化學成分的分析結果表明管段的化學成分符合GB/T699-1999中不銹鋼管的要求。試樣內壁附著的腐蝕產物主要呈棕黑色和黃色，主要為正常的均勻腐蝕，未發現腐蝕造成的裂紋。管段外壁經過清洗后的對比照片可以看出，表面沒有明顯的腐蝕裂紋，以正常的均勻腐蝕為主。
不銹鋼管廠家通過SEM檢測發現，在靠近熱影響區附近有大量的裂紋不均勻分布，靠近裂紋處較多，裂紋大多起源于表面，深入表面后便沿著管徑向遠離焊縫方向延伸，裂紋呈沿晶和穿晶共存的混晶態延伸。
所測管段樣品的金相組織結構為鐵素體和珠光體，內部和內壁的金相組織正常，在靠近外壁處有不完全脫碳現象，通過EDS的線掃描、面掃描和點掃描同樣發現有脫碳現象，脫碳層深度大多在在lOOpm左右。
綜上所述可以判斷產生的裂紋為冷裂紋，冷裂紋是焊后冷至較低溫度下產生的，產生冷裂紋的內在因素有氫、應力、組織：外在因素有空氣的濕度、預熱溫度、焊接熱輸入、母材、焊接過程中的咬邊、未焊透等其他工藝缺陷。由于缺少現場的數據和資料，無法對其產生冷裂紋的具體原因分析，推斷可能由于焊接工藝不當等原因造成表而的局部脫碳，最后導致裂紋的產生。
3結論
(1)管外壁裂紋的具有尖銳缺口和長寬比大的形貌特征；
(2)產生部位在靠近焊縫熱影響區，裂紋大多起源于表面：
(3)深入表面后便沿著管徑向遠離焊縫方向延伸，裂紋呈沿晶和穿晶共存的混晶態延伸特性；
不銹鋼管廠家根據管外壁裂紋的形貌特征、產生部位和延伸特性可以判斷，產生的裂紋為冷裂紋，建議解決以上問題可以采取合理選用焊接材料和嚴格控制焊接工藝等措施，例如合理選擇預熱溫度、緊急后熱、保證焊條、焊劑、工作區域的干燥等，因為焊接冷裂紋存在潛伏期，一般在焊后一段時間產生，所以，如果在裂紋產生前能及時加熱處理，也能達到防止冷裂紋的目的。