焊管冷彎開裂缺陷

焊管被廣泛應(yīng)用于石油、天然氣輸送管道以及各種管制工業(yè)產(chǎn)品當(dāng)中,其優(yōu)異的抗疲勞特性成為生產(chǎn)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(chǎn)過程中十分普遍。冷彎性能是檢驗(yàn)板材力學(xué)性能的重要指標(biāo),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(shí)產(chǎn)生塑性變形的能力。在實(shí)際生產(chǎn)中,焊管發(fā)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(xué)成分,純凈度,夾雜物種類、數(shù)量、尺寸以及組織結(jié)構(gòu),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(bào)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(bào)道。

焊管冷彎開裂實(shí)驗(yàn)

試驗(yàn)材料與方法通過對幾種缺陷的宏觀形貌進(jìn)行觀察,并記錄其特征。采用電火花數(shù)控線切割機(jī)床,在試樣冷彎斷口典型區(qū)域截取10mmx10mm金相試樣(取樣時(shí)盡量貫穿缺陷處以觀察其橫截面上的缺陷組織形態(tài)),用砂紙依次進(jìn)行5道打磨后在自動(dòng)金相試樣研磨拋光機(jī)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(xué)顯微鏡下觀察熱軋帶鋼的顯微組織,利用發(fā)射掃描電子顯微鏡及其附帶的光譜儀對試樣斷口形貌進(jìn)行觀察及成分分析。

冷彎變形時(shí),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(shí)變形,位錯(cuò)堆積在晶界附近,內(nèi)應(yīng)力集中,容易在夾雜物與周圍基體結(jié)合處出現(xiàn)裂紋源。另外,由于夾雜物尺寸及形狀的不同,使得板材產(chǎn)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(xù)性,降低了晶粒間的結(jié)合力及熱塑性,使得各相在基體中不協(xié)調(diào)變形,降低了材料的延展性。在后續(xù)變形中,裂紋從夾雜物與基體結(jié)合處萌生及擴(kuò)展,發(fā)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(yàn)板材力學(xué)性能的重要指標(biāo),然而開裂缺陷常出現(xiàn)在焊管冷彎過程中。對焊管冷彎開裂缺陷進(jìn)行檢測分析，結(jié)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(dǎo)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(yōu)異的水口材料以及優(yōu)化軋制工藝等相應(yīng)措施。