大容積氣瓶用4130X鋼管橫向裂紋原因分析

王 勇，宋光鑫，彭先明

（衡陽華菱鋼管有限公司，湖南 衡陽421001）

大容積鋼質無縫氣瓶最早于20世紀60年代出現在美國、歐洲等工業發達國家和地區，通常用來組裝成長管拖車以運輸壓縮天然氣、氫氣和氦氣等高壓氣體［1］。大容積無縫氣瓶通常指外徑≥559 mm且水容積在150～3 000 L的無縫鋼瓶［2］。壓縮天然氣中殘留的硫化物在濕環境下對高壓氣瓶有應力腐蝕作用［3］，高壓氫氣則有可能使高強鋼發生氫脆［4］，并且高壓氣瓶還要經受疲勞載荷、沖擊載荷、極端環境溫度和充卸氣過程中溫差變化引起的應力載荷作用［5］。因而大容積氣瓶對原料無縫鋼管的制造有很嚴苛的要求，材料一般以鉻鉬鋼為主，需嚴格控制鋼中S、P及氣體含量。2008年以來，國內主要鋼管生產廠家先后開發出了大容積氣瓶用無縫鋼管，以連軋管（周期軋管）+熱擴+冷拔為主要工藝流程，年產量達8萬t以上［6-10］。

國內某公司供某客戶規格為Φ711 mm×21.5 mm×11 150 mm、牌號為4130X的氣瓶管，在加工成氣瓶后進行水壓試驗，其中1支氣瓶在垂直豎井注水后，緩慢加壓過程中，壓力值沒有上升趨勢，將氣瓶抽出檢查，在距瓶肩3 m左右處發現橫向裂紋，遂取裂紋樣進行分析。

1 宏觀分析

裂紋宏觀形貌如圖1所示。裂紋為近似直線沿管壁橫截面擴展，呈穿透性開裂，裂紋在管壁外表面長約200 mm，如圖1（a）所示，在管壁內表面長約190 mm，如圖1（b）所示。裂紋處表面未發現明顯的劃傷、凹坑等其他缺陷。將裂紋斷口切開后，發現表面覆蓋著一層松脆氧化物，經水與酒精清洗后，斷口形貌如圖2所示。……