T型过滤器失效和导致裂纹产生与扩展原因分析

某公司直式T型过滤器三通采用模具冷拔工艺制作，因此在T直段以及两部分弯段变形很大，冷加工残余应力水平很高。T直段内壁空间位置小，角焊缝偏大，两条焊缝之间的距离太小，焊接残余应力水平较高。另外在操作使用过程中，T型过滤器滤芯在流体作用下通过滤芯导轨把流体冲击力传递到管壁上，操作压力产生的工作应力也附加在管壁上。因此过滤器主体存在冷加工、焊接残余应力，以及工作压力的作用，总体应力水平较高。

结合操作介质调查，在实际操作过程中流体介质含有21%氢组份，且T型过滤器的操作压力为3.32MPa，操作温度为-99℃，具备了材料发生氢脆的基本环境。

该T型过滤器在含氢氛围的低温环境中工作，氢原子通过以下步骤进入钢材组织尝对其产生危害。首先钢材与含氢组分接触后发生碰撞，氢气分子(H₂S)通过物理吸附留在钢材表面，然后吸附的氢分子分解成氢原子，吸附在钢材外表面(化学吸附)，进而吸附在钢材内表面，去吸附成溶解在钢材中的氢原子，最后沿晶界向钢材内部扩散。尤其在钢材受力变形时，会剧烈加速氢原子的扩散，高速扩散的氢原子在滑移面上转变成分子状态，而分子氢不具有扩散能力，在晶间聚集产生内压力，使钢材进一步变形受限制而呈现出脆性，在较高的应力水平下最终导致开裂。

通过失效部位试验机械性能试验、裂纹宏微观检查以及金相检查，结果都一致证明了该T型过滤器在较高残余应力作用下发生氢脆，最终导致裂纹产生与扩展。