无缝气瓶水压试验时瓶体开裂的案例分析

殳 宏 浙江省特种设备检验研究院

朱联华 嘉兴市特种设备检测院

无缝气瓶水压试验时瓶体开裂的案例分析

殳 宏 浙江省特种设备检验研究院

朱联华 嘉兴市特种设备检测院

1 外观检查

将开裂的R483188气瓶从肩部与筒体过渡位置锯开，然后进行内外表面检查，泄漏点的宏观情况如图1所示：

图1 R483188内表面泄漏点放大图

由图1可以看出，在肩部弧形部内表面有一条长约15mm凸出的金属。

2 瓶体材料化学成分与力学性能试验

在瓶体上取化学成分分析试样，对材料化学成分进行分析，瓶体基本材料的化学成份满足图样和ISO11439标准要求。

在瓶体上截取力学性能试样，对材料进行性能试验，瓶体的力学性能满足图样和ISO11439标准要求。

3 裂纹部位分析

将瓶体的裂纹部位截取下来，作成小试样，见图2所示，进行宏观形貌检查、电镜（化学成份）、金相检验和非金属夹杂物等试验与分析。

图2 R483188带裂纹小试样（外表面）

3.1 宏观形貌检查

开裂样品的宏观形貌见图3～图5。由宏观形貌观察可见，开裂部位断口不规则，在中间部位可发现明显的折迭、掉块和起层情况。

图3 断面形貌

图4 侧面局部1

图5 侧面局部2

3.2 电镜分析

对带裂纹的小试样进行电镜（化学成份）分析，发现气瓶外表面裂纹附近含有铜，其含量严重超过材料规定的含量（正常情况下，材料中含Cu＜0.04%)，见表1。

表1 试验与分析结果

3.3 金相分析

首先对该试样正常部位的非金属夹杂和组织状态进行了检验，结果见表2，组织形貌见图6。可见，正常部位非金属夹杂A、B、C、D评级均不超过0.5级，金相组织心部和外壁为马氏体，内壁为铁素体+微量珠光体。

正常部位检验结果表明钢的内部质量良好，气瓶是经过淬火处理后的，但瓶壁未淬透，内壁表面存在脱碳现象。

表2 正常部位金相组织检验

图6 正常部位金相组织形貌

对正常部位的非金属夹杂和组织状态进行检验后，再对断裂部位进行观察，发现存在三种典型裂纹缺陷，如图7a所示，有单一和复合裂纹形式，且在裂纹周围存在明显的氧化质点，见图7b和7c。表明该开裂部位在加热过程中已经形成氧化通道，这与原料的原始缺陷有关。

图7 断裂部位裂纹形貌

通过对带裂纹的小试样进行金相分析，金相组织为回火索氏体，组织正常。两个试样裂纹附近都存在脱碳层，说明裂纹是在热处理之前就产生了。并且，R483188瓶体裂纹上还可以看到铜。结果见上表3。

表3 试验与分析结果

4 分析结论

从上面分析的结果可以看出，泄漏气瓶的材料、力学性能、金相组织以及材料的非金属夹杂物等，都没有问题，符合图样和ISO11439标准要求。但最关键的问题是裂纹部位含有严重超标铜，这是气瓶肩部发生泄漏的根本原因，具体分析如下：

在气瓶拔伸工序，其中一个模具是使用锡青铜制造的，在使用过程中，如果铜模具质量不好会产生磨损脱落，当瓶坯拔伸通过时，脱落的铜粉或铜块会落到瓶坯的上部，并被碾压到瓶坯的表面。在收口加热时，由于加热温度在1130℃～1150℃，由于铜的熔点低，铜熔化后渗入到肩部金属材料中，造成金属局部开裂（铜脆）。由于收口模板的挤压，开裂部位内表面金属受挤压向内呈凸出形态，外表面金属经补充后仍然呈平整形态。

经调查核实，在该批气瓶制造期间使用的一个铜模具存在严重的磨损现象，该铜模具可能对产品质量产生影响，由于开裂发生在气瓶厚度较厚的肩部，加上气瓶背面检验人员难以观看。因此，因此气瓶外观检验时不容易被发现，导致试压时发生泄漏。

5 整改措施

通过对编号为R483188的气瓶水压试验时发生瓶体开裂的案例分析，笔者根据试验结果和分析提出了引起开裂的具体原因，并提出以下整改措施：

1）要求公司认真检查所使用的气瓶制造模具，并采用另外材料制成的模具逐步更换了生产线上的铜模具，从根本上保证这种情况不会再次发生。

2）明确相关岗位检验人员责任，加强瓶坯外观质量和气瓶肩部外观质量检查，发现异常及时进行处理。

3）对生产线各岗位操作人员和检验人员，而尤其是瓶坯检验、收口、水压试验等关键岗位的人员进行培训和教育，并加强管理。

2013－10－10）