絕緣接頭分析與討論
　　1、絕緣接頭結(jié)構(gòu)解剖分析
　　通過對發(fā)生天然氣泄漏的該絕緣接頭進(jìn)行實(shí)物解剖測繪和宏觀檢查結(jié)果可知，該絕緣接頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不符合SY/T0516—2008標(biāo)準(zhǔn)要求，其固定環(huán)由大小兩個(gè)管短節(jié)焊接而成，而產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)要求為一體的結(jié)構(gòu)鍛件。據(jù)該絕緣接頭實(shí)物剖面宏觀觀察，其結(jié)構(gòu)連接部位橫截面的焊縫內(nèi)部存在大量的未熔合、氣孔及裂紋等各種缺欠或缺陷，且就裸眼觀察結(jié)果，其缺陷尺寸已超過了無損檢測標(biāo)準(zhǔn)對三級鍛件的限定，焊縫內(nèi)在質(zhì)量在生產(chǎn)、檢測及產(chǎn)品入庫階段均未能按照標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)技術(shù)條款進(jìn)行全面驗(yàn)收，也就是說絕緣接頭的生產(chǎn)制造及驗(yàn)收也不符合SY/T0516—2008標(biāo)準(zhǔn)要求。該絕緣接頭內(nèi)法蘭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不符合標(biāo)準(zhǔn)要求，選用翻邊長度不足20mm的法蘭替代了頸部要求加長的特定法蘭，且法蘭翻邊采用機(jī)械加工而成，法蘭盤與頸部成90°夾角，此結(jié)構(gòu)使得法蘭盤與頸部連接處存在較大的應(yīng)力集中；另外，標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)要求法蘭與袖管相連接的環(huán)焊接頭應(yīng)在固定環(huán)腔體外側(cè)，該接頭設(shè)計(jì)將環(huán)焊接頭位置移位到固定環(huán)腔體內(nèi)側(cè)，尤其是法蘭的頸部長度很短，使得法蘭與袖管相連接的環(huán)焊縫熱影響區(qū)正好也位于長度較短的翻邊段，使得翻邊段成為環(huán)焊縫接頭的薄弱環(huán)節(jié)。基于以上因素，就使得該法蘭正常承載能力顯著減小，發(fā)生低應(yīng)力斷裂的幾率大大增加。
　　2、理化分析
　　據(jù)該絕緣接頭結(jié)構(gòu)件化學(xué)成分檢測結(jié)果可知，其中袖管的理化性能、固定環(huán)化學(xué)成分滿足SY/T0516—2008要求，但絕緣接頭核心結(jié)構(gòu)件左、右法蘭材料中C、P、S元素的含量和碳當(dāng)量不符合該標(biāo)注要求，Si、P、S含量遠(yuǎn)超出JB4727、JB4726、GB50251、GB50253、GB9711及API5L等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)控制上限指標(biāo)要求。法蘭成分控制不當(dāng)，C元素和P、S有害元素偏高不僅會(huì)嚴(yán)重影響材料的可焊性，同時(shí)也會(huì)使材料抗斷裂能力大大降低。
　　對左、右法蘭進(jìn)行金相顯微鏡和掃描電鏡微觀組織觀察結(jié)果顯示，法蘭基體中鑲嵌有大量的形狀不規(guī)則的團(tuán)塊狀?yuàn)A渣物，且與基體之間結(jié)合較為疏松，對這些鑲嵌物進(jìn)行X射線能譜分析結(jié)果表明，其主要由Fe、Si、S、Ca、O、Na、P等元素構(gòu)成。從鑲嵌物化學(xué)元素可以推斷，法蘭中團(tuán)塊狀?yuàn)A渣物可能為爐渣。鋼坯中一旦存在這類大型夾渣缺陷，其一方面會(huì)使材料連續(xù)性大大降低，另一方面，在法蘭服役過程中，夾渣處存在較大的應(yīng)力集中，夾渣與基體間易萌生裂紋，形成裂紋源，使法蘭抗裂紋擴(kuò)展能力降低。此外，通過對法蘭基體的微觀組織觀察可知，法蘭組織偏析現(xiàn)象較為明顯，靠近其內(nèi)、外壁層組織相對較為細(xì)小，而在偏析帶及壁厚中心位置鐵素體晶粒較為粗大。兩件法蘭基體中均發(fā)現(xiàn)有大量的樹枝晶缺陷和縮孔缺陷。掃描電鏡觀察發(fā)現(xiàn)，該法蘭基體組織中枝晶缺陷異常發(fā)達(dá)，法蘭縱截面上大量聚集分布的枝晶露頭幾乎擴(kuò)展到法蘭外表面層。枝晶露頭和縮孔在法蘭基體中星羅棋布的存在現(xiàn)象說明，該法蘭基體為鑄態(tài)組織，法蘭并非采用鍛造生產(chǎn)工藝制造，其屬于鑄件法蘭。這也是在法蘭的斷口觀察中，發(fā)現(xiàn)整個(gè)斷口面宏觀幾乎呈結(jié)晶形貌，微觀呈解理形貌的原因所在。
　　3、法蘭斷裂過程分析
　　法蘭斷口宏觀觀察可知，整個(gè)斷口3/4區(qū)域較為粗糙，1/4區(qū)域斷口較為平滑，且與其斷口平滑區(qū)域所對應(yīng)周圍絕緣層材料顏色較其它位置暗淡，絕緣層材料表層具有明顯的非均勻剝落現(xiàn)象，其屬于高壓流體沖刷腐蝕特征。沖刷腐蝕特征以9點(diǎn)鐘位置附近最為嚴(yán)重，向兩側(cè)腐蝕特征逐漸減弱，該區(qū)域覆蓋了7：30—10：30范圍。由此可說明，絕緣接頭斷裂不屬于一次性快速斷裂失穩(wěn)，應(yīng)是在局部沖刷腐蝕區(qū)先發(fā)生開裂，造成高壓氣體泄漏，而后隨著高壓氣體的不斷沖蝕，使得管體承載能力持續(xù)下降，最后導(dǎo)致絕緣接頭瞬時(shí)完全斷裂。取樣前現(xiàn)場測量結(jié)果表明，右側(cè)法蘭斷口處袖管與南側(cè)法蘭接頭連接袖管成約5°的彎曲角度，原管線向西方向彎曲，9點(diǎn)鐘方向位置恰好為管線彎曲后的外弧側(cè)。據(jù)受力分析，管線彎曲后，其彎曲段外弧側(cè)會(huì)附加一個(gè)彎曲拉應(yīng)力的作用。斷裂短節(jié)管的直徑測量可知，靠近斷口處袖管的直徑較遠(yuǎn)離斷口處管體外徑明顯減小，表現(xiàn)出縮頸的現(xiàn)象。對斷口處試樣進(jìn)行顯微組織分析結(jié)果表明，8點(diǎn)鐘位置的組織存在明顯的流線變形，而遠(yuǎn)離該區(qū)域的1點(diǎn)等處斷口試樣顯微組織觀察結(jié)果未見明顯的組織變形現(xiàn)象。這一現(xiàn)象說明，該絕緣接頭在斷裂前，斷口附近處曾承受過較大的應(yīng)力應(yīng)變。
　　河北拓海管道設(shè)備銷售有限公司（http://www.tuohaiguanye.com/）生產(chǎn)的高壓絕緣接頭，碳鋼絕緣接頭，絕緣接頭法蘭，絕緣接頭價(jià)格是專業(yè)的絕緣接頭廠家，絕緣接頭是同時(shí)具有埋地鋼質(zhì)管道要求的密封性能、強(qiáng)度性能和電防腐蝕所要求的絕緣性能的管道接頭的統(tǒng)稱。它包含組合件、絕緣板、填料、密封環(huán)、短管等。絕緣接頭是根據(jù)絕緣法蘭在使用中存在的問題進(jìn)行改進(jìn)的換代產(chǎn)品，是鋼質(zhì)管道陰極保護(hù)系統(tǒng)中必不可少的重要壓力元件，廣泛應(yīng)用于鋼制管道的陰極保護(hù)系統(tǒng)。