焊管冷彎開裂缺陷種類及形成原因

焊管冷彎開裂缺陷

焊管被廣泛應用于石油、天然氣輸送管道以及各種管制工業產品當中,其優異的抗疲勞特性成為生產中重要的考慮因素。隨著焊管需求的不斷增加,一些焊管缺陷問題也給廠家及用戶帶來不必要的麻煩,其中焊管冷彎開裂缺陷在生產過程中十分普遍。冷彎性能是檢驗板材力學性能的重要指標,主要考察造船、橋梁、建筑、壓力容器等用鋼材在常溫下冷加工彎曲時產生塑性變形的能力。在實際生產中,焊管發生冷彎開裂通常涉及到板材基體與焊縫兩方面問題,影響冷彎性能的因素包括鋼的化學成分,純凈度,夾雜物種類、數量、尺寸以及組織結構,軋鋼工藝等多種因素,然而,目前針對焊管冷彎開裂缺陷的研究報道大多集中在某一種類上,對其原因種類的歸納敘述鮮見報道。

焊管冷彎開裂實驗

試驗材料與方法通過對幾種缺陷的宏觀形貌進行觀察,并記錄其特征。采用電火花數控線切割機床,在試樣冷彎斷口典型區域截取10mmx10mm金相試樣(取樣時盡量貫穿缺陷處以觀察其橫截面上的缺陷組織形態),用砂紙依次進行5道打磨后在自動金相試樣研磨拋光機上拋光,使用硝酸酒精溶液腐蝕后用無水酒精清洗,然后在光學顯微鏡下觀察熱軋帶鋼的顯微組織,利用發射掃描電子顯微鏡及其附帶的光譜儀對試樣斷口形貌進行觀察及成分分析。

冷彎變形時,由于夾雜物和基體的塑性、韌性相差較大,使得夾雜物與基體不能同時變形,位錯堆積在晶界附近,內應力集中,容易在夾雜物與周圍基體結合處出現裂紋源。另外,由于夾雜物尺寸及形狀的不同,使得板材產生各向異性,板材的橫向延性受到影響。大尺寸夾雜物破壞了基體的連續性,降低了晶粒間的結合力及熱塑性,使得各相在基體中不協調變形,降低了材料的延展性。在后續變形中,裂紋從夾雜物與基體結合處萌生及擴展,發生開裂。為了改善因硅酸鹽類夾雜物引起的焊管開裂缺陷,首先,改善吹氬操作工藝,減少鋼液中尺寸較大的硅酸鹽夾雜;其次,保障良好的中間包工藝,提高鋼水中夾雜物的去除率。

冷彎性能是檢驗板材力學性能的重要指標,然而開裂缺陷常出現在焊管冷彎過程中。對焊管冷彎開裂缺陷進行檢測分析，結果表明:硅酸鹽夾雜、硫化物夾雜、鋯系耐材的脫落及加工硬化程度過高等都能導致焊管冷彎開裂。針對各種原因我們可以改善吹氬操作、控制壓縮比、選擇優異的水口材料以及優化軋制工藝等相應措施。