不銹鋼冷軋板焊管橫裂原因分析

張 爽 王宏霞

(山東泰山鋼鐵集團有限公司，山東 271100)

工 藝

不銹鋼冷軋板焊管橫裂原因分析

張 爽 王宏霞

(山東泰山鋼鐵集團有限公司，山東 271100)

對不銹鋼焊管橫裂缺陷進行夾雜物分析、宏觀分析、微觀組織分析、微區(qū)成分分析，確定不銹鋼冷軋板焊管發(fā)生橫裂的主要原因是在應力作用下，在焊縫邊緣的應力集中區(qū)域，以夾雜物作為應力集中源，發(fā)生應力開裂。

焊管;橫裂;夾雜物;應力

不銹鋼酸洗板冷軋至1 mm后被制作成直徑約20 mm的焊管，在焊管的外弧處出現(xiàn)了橫裂缺陷。取樣對橫裂缺陷進行分析，找出缺陷產(chǎn)生的原因，為今后預防此類缺陷提供借鑒和依據(jù)。

1 試驗方法

不銹鋼冷軋板焊管化學成分實測值見表1。

表1 不銹鋼冷軋板焊管化學成分實測值(質量分數(shù)，%)Table 1 Actually measured value of chem ical composition for stainless steel cold rolled plate welded tube(mass fraction，%)

觀察橫裂缺陷形貌，采集宏觀圖片;取縱向試樣，對材質的夾雜物進行分析;在橫裂缺陷部位截取試樣，利用光學顯微鏡、掃描電鏡和能譜儀對橫裂缺陷進行觀察與金相分析。

2 試驗結果

2.1 宏觀分析結果

宏觀分析確認送檢樣品橫裂缺陷多分布在焊縫附近。宏觀形貌見圖1。

2.2 夾雜物分析結果

圖1 焊管橫裂缺陷宏觀形貌Figure 1 Macro appearance of transverse crack ofwelded tube

表2 非金屬夾雜物評級表(級)Table 2 Grade evaluation of nonmetal inclusion

被檢試樣夾雜物以A類為主，級別為1.0級，且在檢測面上數(shù)量較多，成雨線狀分布。詳細評級結果見表2，夾雜物形貌見圖2。

2.3 橫裂金相分析結果

對橫裂處進行金相分析，發(fā)現(xiàn)裂紋是從焊管外弧處筆直向基體內延伸。主裂紋處有兩條支裂紋，一條與主裂紋連接，另一條未連接。繼續(xù)放大倍數(shù)觀察，發(fā)現(xiàn)在裂紋兩側有多條類似“根須”狀的分布。橫裂微觀組織見圖3。用王水溶液腐蝕后，發(fā)現(xiàn)裂紋主要沿晶界開裂，見圖4。同時，在焊管的外弧處皮下發(fā)現(xiàn)多條A類夾雜物，見圖5。

圖2 夾雜物形貌Figure 2 Appearance of inclusion

圖3 橫裂缺陷微觀形貌Figure 3 Micro appearance of transverse crack defect

圖4 沿晶裂紋分布Figure 4 Intergranular crack distribution

圖5 焊管外弧處皮下夾雜物形貌Figure 5 Inclusion appearance insidewelded tube positive camber

2.4 橫裂能譜分析結果

利用能譜儀對支裂紋和“根須”組織進行微區(qū)成分分析，結果分別見圖6、表3和圖7、表4。從表3、表4可知，支裂紋與“根須”處均分布著硫化物夾雜。

表3 支裂紋能譜分析結果Table 3 Energy spectrum analysisresult of branch crack

圖6 未連接支裂紋能譜分析對應點Figure 6 Corresponding points of energy spectrum analysis of unconnected branch crack

表4 “根須”能譜分析結果Table 4 Energy spectrum analysis result of coring

3 結論

由宏觀分析得知，橫裂缺陷多分布在焊縫附近;由夾雜物分析得知，夾雜物以A類為主，且數(shù)量較多;由橫裂處微觀組織分析得知，裂紋從焊管外弧處筆直向基體內延伸，并且沿晶開裂，屬于應力裂紋形態(tài);由橫裂處微區(qū)成分分析得知，在裂紋處分布著大量的硫化物夾雜。

圖7 “根須”能譜分析對應點Figure 7 Corresponding points of energy spectrum analysis of coring

焊管在焊接過程中，焊縫金屬處于熔融狀態(tài)，整個焊接熔池發(fā)生膨脹，焊縫金屬及高溫下的母材近縫區(qū)金屬受到周圍連接區(qū)域冷金屬施加的壓應力作用。隨著結晶冷卻發(fā)生收縮，焊縫金屬從受壓應力轉為受拉應力狀態(tài)。在拉應力作用下，組織很容易發(fā)生開裂［1、2］。最終分析確定，不銹鋼冷軋板焊管發(fā)生橫裂的主要原因是在焊管的焊接以及后續(xù)的矯直過程中［3］，在焊接熱應力與矯直力等應力的共同作用下，在焊縫邊緣的應力集中區(qū)域以隨機分布在焊管外弧處的夾雜物作為應力集中源發(fā)生應力開裂。

［1］張克修，吳金輝，王樹人.X80螺旋埋弧焊管焊縫橫向裂紋產(chǎn)生原因及預防措施［J］.焊管，2010，33(8):10 －13.

［2］劉輝義.20鋼無縫化ERW焊管生產(chǎn)中產(chǎn)生焊縫橫向開裂的原因分析［J］.焊管，2007，30(4):66 －68.

［3］馬瑞，展培培，宋曉抗，等.大型直縫焊管三點單次矯直技術［J］.塑性工程學報，2012，19(3):39 －43.

編輯 杜 敏

Analysis of Transverse Crack Causes for
Welded Tube Made of Stainless Steel Cold Rolled Plate

Zhang Shuang，W ang Hongxia

Transverse crack defect of stainless steelwelded tube has been conducted inclusion analysis，macro analysis，microstructure analysis and microzone composition analysis to determine thatmain transverse crack cause of welded tube of stainless steel cold rolled plate was that inclusion acted as stress concentrative source in the region of stress concentration aboutweld edge to take place stress crack under stress.

welded tube;transverse crack;inclusion;stress

TG115

B

2013—08—09