摘要：

本文從304不銹鋼探針桿斷裂的案例出發，分析了不銹鋼探針桿的失效機理——探針桿斷裂主因在于母材本身質量欠佳（熱處理工藝不當），次要原因是焊接熱影響。

圖1.探針桿斷裂位置

1. 案例背景：

該304不銹鋼探針桿在輸油管道內服役1個月之后，在其與法蘭連接部位近焊縫區發生斷裂。探針桿直徑為Φ16×3mm，輸油管道外徑為Φ406mm，流速約3m/s，服役溫度300℃。

2. 分析方法簡述：

對斷口進行形貌觀察，經觀察分析發現，探針桿斷口形貌為典型的疲勞斷口形貌，且疲勞源位于管壁外側；端口處存在大量的解理刻面，且存在大量細小平行排列的 疲勞條紋，斷裂方式屬于解理斷裂。對斷口附近的組織形貌進行分析，分析發現，母材和近焊縫區域的組織均為奧氏體+沿變形方向呈帶狀分布的δ鐵素體+沿晶界 分布的碳化物。由此可以得出，探針桿在焊接前并未進行有效的熱處理，高溫δ鐵素體和晶界碳化物的存在會降低其力學性能。

圖2.斷口宏觀形貌（微區）

圖3.典型的晶界弱化SEM照片

3. 結果與討論：

探針桿斷裂位置位于焊縫根部，處于應力集中區，斷裂模式屬于大應力作用下的單源疲勞斷裂。焊接前原材料熱處理工藝存在缺陷，并未進行有效的熱處理，高溫δ鐵素體和晶界碳化物的存在導致其力學性能大幅下降，抗疲勞能力減弱，大大降低了產品的服役壽命。

4. 建議：

經以上分析可知，探針桿母材的熱處理工藝不當，因此委托單位應對供應商提供的原料進行來場檢驗，剔除不合格的原料，或者在焊接之前進行適當的熱處理工藝，消除高溫δ鐵素體和晶界碳化物。

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