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焊管冷弯开裂缺陷种类及形成原因

2020-06-23

焊管冷弯开裂缺陷

焊管被广泛应用于石油、天然气输送管道以及各种管制工业产品当中,其优异的抗疲劳特性成为生产中重要的考虑因素。随着焊管需求的不断增加,一些焊管缺陷问题也给厂家及用户带来不必要的麻烦,其中焊管冷弯开裂缺陷在生产过程中十分普遍。冷弯性能是检验板材力学性能的重要指标,主要考察造船、桥梁、建筑、压力容器等用钢材在常温下冷加工弯曲时产生塑性变形的能力。在实际生产中,焊管发生冷弯开裂通常涉及到板材基体与焊缝两方面问题,影响冷弯性能的因素包括钢的化学成分,纯净度,夹杂物种类、数量、尺寸以及组织结构,轧钢工艺等多种因素,然而,目前针对焊管冷弯开裂缺陷的研究报道大多集中在某一种类上,对其原因种类的归纳叙述鲜见报道。


焊管冷弯开裂实验

试验材料与方法通过对几种缺陷的宏观形貌进行观察,并记录其特征。采用电火花数控线切割机床,在试样冷弯断口典型区域截取10mmx10mm金相试样(取样时尽量贯穿缺陷处以观察其横截面上的缺陷组织形态),用砂纸依次进行5道打磨后在自动金相试样研磨抛光机上抛光,使用硝酸酒精溶液腐蚀后用无水酒精清洗,然后在光学显微镜下观察热轧带钢的显微组织,利用发射扫描电子显微镜及其附带的光谱仪对试样断口形貌进行观察及成分分析。


冷弯变形时,由于夹杂物和基体的塑性、韧性相差较大,使得夹杂物与基体不能同时变形,位错堆积在晶界附近,内应力集中,容易在夹杂物与周围基体结合处出现裂纹源。另外,由于夹杂物尺寸及形状的不同,使得板材产生各向异性,板材的横向延性受到影响。大尺寸夹杂物破坏了基体的连续性,降低了晶粒间的结合力及热塑性,使得各相在基体中不协调变形,降低了材料的延展性。在后续变形中,裂纹从夹杂物与基体结合处萌生及扩展,发生开裂。为了改善因硅酸盐类夹杂物引起的焊管开裂缺陷,首先,改善吹氩操作工艺,减少钢液中尺寸较大的硅酸盐夹杂;其次,保障良好的中间包工艺,提高钢水中夹杂物的去除率。


冷弯性能是检验板材力学性能的重要指标,然而开裂缺陷常出现在焊管冷弯过程中。对焊管冷弯开裂缺陷进行检测分析,结果表明:硅酸盐夹杂、硫化物夹杂、锆系耐材的脱落及加工硬化程度过高等都能导致焊管冷弯开裂。针对各种原因我们可以改善吹氩操作、控制压缩比、选择优异的水口材料以及优化轧制工艺等相应措施。

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