某公司的100X10⁸ m³/a商品气产能建设项目 在施工时，其中一件法兰锻件和钢管在对焊过程中， 即在焊缝部位发生开裂。该法兰锻件的规格为外径 DN350 mm,压力为 PN15. 0 MPa，材料为 16Mn[D 钢，和法兰锻件对焊的钢管材料也为16M_nm钢。 为分析该法兰锻件焊接开裂的原因，在法兰锻件的 断裂部位气割一块试料，并在试料上切取分析试样, 通过理化检验方法对其进行分析。法兰锻件与钢管 对焊的剖面图，气割试料后法兰锻件的外貌。



首先清洗分析试样的断口，对法兰锻件焊接断 口的宏观形貌进行观察;然后将断口部分切取下来， 并切成两块，其中一块试样置于扫描电镜下进行微 观断口形貌分析，另一块试样置于光学显微镜下进 行金相检验;在余料上分别切取3件冲击试样(V型 缺口）、维氏硬度试样和化学成分分析试样，分别进 行〇 °C冲击试验、维氏硬度试验和化学成分分析。

断口经清洗后的宏观形貌如图4所示。该断口 面仅为法兰锻件焊接断口的一部分，已经锈蚀，断面 粗糙，凹凸不平，但仍可见较为清晰的粗结晶状 形貌。

法兰锻件的化学成分分析结果如表1所示， 可见碳元素略有超标，其余元素均符合NB/T 47008—2010《承压设备用碳素钢和合金钢锻件》的 要求。



由化学成分分析结果可知，该法兰锻件除碳元 素略有超标外，其余各元素均符合标准要求，碳元素 偏差为0.01%，符合GB/T 222 — 2006中的规定，在允许偏差范围内,也就是说碳元素含量也是合格的；由金相检验结果可知，该法兰锻件的非金属夹 杂物含量较少，显微组织正常；由力学性能测试结果 可知，该法兰锻件的冲击性能符合NB／T 47008— 2010的要求。上述检验结果证实，该法兰锻件冶金 质量良好，法兰锻件的焊接开裂与锻件的材料冶金 质量无关。 据了解，该法兰锻件在焊接时没有预热。按照 国际焊接学会推荐的碳当量公式及原则[1]，碳当量 ≤0．4％时，工件可不预热；当碳当量为0．4％～ 0．6％时，工件必须预热；当碳当量>o．6％时，工件可焊性差，不仅要预热，还要后热。根据上述化学成 分分析结果，该法兰锻件的碳当量CE=wc+硼№／6 +(Tx，c，+砌M0+Wv)／5+(wc。+WNi)／15=0．21％+ 1．514％／6+(0．049％+0．032％+0．008％)／5+ (o．01％+0．013％)／15—0．482％，其中砌为各元 素的质量分数。该法兰锻件的碳当量为0．482％， 即大于0．4％，按国际焊接学会推荐的原则，即在施 焊时应该预热。预热即可降低焊接冷却过程中的热 应力，还可降低焊接冷却速度。然而实际焊接过程 中，该法兰锻件并未预热，这必将增加焊接过程中的 冷却速度，即增加焊接过程中的冷却收缩应力[21]， 当冷却收缩应力超过材料的抗拉强度时，将会导致 焊接开裂。因此，焊接工艺不当、焊前未预热是导致 该法兰锻件焊接时开裂的关键原因。


结论 该16MnlIl钢法兰锻件焊接开裂的原因是由于 焊接未预热、焊接冷却速度太快所致。对标准的不合理规定，无损检测同行应勇于提出质 疑，以利于标准的日后修订完善，切忌用过度提高宽 容度的错误做法来迁就标准中黑度的不合理规定。