L450M 管線鋼管母材開裂原因及預(yù)防措施*

在L450M 鋼級Φ813 mm×14.3 mm 鋼管的制造過程中， 機械擴徑后出現(xiàn)母材開裂現(xiàn)象

， 開裂處與焊縫夾角為90°， 位于壁厚1/4 位置處， 開裂長度約400 mm。 本研究通過對斷口進行宏觀觀察及微觀組織形貌分析， 研究了母材開裂的原因， 最終確認斷裂原因為連鑄過程中冷鋼掉入結(jié)晶器內(nèi)， 經(jīng)軋制形成長度約390 mm、 最大寬度約66 mm、 距離上表面深度約6 mm 的缺陷， 缺陷在管道加工過程中受力不均而導(dǎo)致管體發(fā)生開裂。 針對開裂原因， 制定相應(yīng)的措施， 從而提高管線鋼管的產(chǎn)品質(zhì)量。

Lely 與 Festo 共同開發(fā)的機電解決方案沒有軟件就無法工作。Festo總部系統(tǒng)解決方案部門的應(yīng)用軟件團隊參與其中，為全自動擠奶機器人開發(fā)了運動軟件。應(yīng)用軟件團隊創(chuàng)建的軟件模塊不僅適用于滿足客戶項目的特定要求，而且還可用于其他項目。用功能模塊、庫或范例程序?qū)崿F(xiàn)了應(yīng)用軟件。Lely和 Festo之間的合作還將繼續(xù)，通過狀態(tài)監(jiān)控和預(yù)防維護，大幅度減少服務(wù)成本，打造全新的“未來農(nóng)場”。

1 開裂斷口宏觀分析

對斷口取樣進行宏觀形貌分析， 主要呈現(xiàn)以下特點： ①斷口沿厚度方向、 且靠近管體內(nèi)壁； ②斷口呈不規(guī)則鋸齒狀， 靠近管體外壁處呈現(xiàn)明顯撕裂狀； ③斷口平齊。

由斷口的宏觀形貌可以推斷， L450M 鋼管管體斷裂是由于內(nèi)壁發(fā)生應(yīng)力集中， 進而導(dǎo)致開裂， 隨后發(fā)生裂紋擴展， 裂紋沿管體壁厚及長度方向擴展， 直至管體外壁， 導(dǎo)致管體失效開裂， 從而在管體外壁呈現(xiàn)平滑斷口

。L450M 鋼管經(jīng)擴徑后開裂的宏觀形貌如圖1 所示， 沿壁厚方向開裂的正剖面圖和側(cè)剖面圖如圖2 所示。

2 開裂斷口微觀分析

分別在管體起裂部位及裂紋末端位置取樣并進行斷口微觀分析， 管體不同取樣位置如圖3所示。

沒有規(guī)矩就不成方圓。作為有幾十名學(xué)生的班集體，如果沒有一定的管理制度是難以開展好班級管理工作的。因此，應(yīng)針對小學(xué)生的一些行為特點，制定出切實可行的班級管理制度。如，不按時完成作業(yè)，不當好值日生，與同學(xué)打架斗毆，損壞公物，有意撒謊等，都應(yīng)受到相應(yīng)班級管理制度的約束。在班級管理過程中，執(zhí)行制度必須嚴格，要做到一視同仁。

2.1 鋼管管體起裂部位內(nèi)外壁組織分析

人物紋和風景紋中描繪出的歐洲貴族的游樂、宴飲、典禮等場景迎合洛可可風格追求享樂的精神訴求，體現(xiàn)出輕松休閑的世俗生活感。

鋼板超聲波探傷波形圖如圖9 所示， 由圖9可以看出， 在距離鋼板頭部5 000 mm 左右、 寬度約640 mm 處存在一處報警缺陷， 該缺陷距離鋼板上表面深度約6 mm， 缺陷長度為392 mm、寬度為66 mm， 與金相形貌觀察結(jié)果一致

。因此推斷該缺陷源自連鑄坯， 初步猜測在連鑄過程中冷鋼掉入結(jié)晶器內(nèi)， 冷鋼在未全部熔化之前便凝固在內(nèi)弧面以下 （板坯的上表面往下）， 經(jīng)過軋制延展形成該類缺陷。

2.2 斷口部位分析

此外， 對斷口進行能譜分析， 結(jié)果表明， 斷口主要以Fe 元素為主， 平均含量為98.92%， 同時含極少量的C 元素， 平均含量為1.08%， 并無其他元素成分， 斷口掃描電子顯微形貌如圖7 所示，能譜分析結(jié)果見表1。

將斷口劃分為12 個區(qū)域并進行金相組織觀察， 斷口區(qū)域劃分如圖5 所示。 觀察不同區(qū)域金相組織形貌， 發(fā)現(xiàn)沿壁厚方向、 距表面2/5 壁厚處， 存在不同于母材的鐵素體組織， 且鐵素體組織與管體母材部分界面結(jié)合緊密， 有些部位存在氧化鐵

， 斷口不同區(qū)域金相組織形貌如圖6 所示。

2.3 裂紋末端分析

根據(jù)連鑄機的特點， 同時結(jié)合鋼管擴徑開裂的原因， 分析結(jié)果如下：

現(xiàn)在Alice想要把式(1)中粒子A的量子態(tài)|φ〉A(chǔ)傳送給Bob,同時Bob希望將式(2)中粒子B的量子態(tài)傳送給Alice。為了提高通信的安全性,這樣的雙向傳輸需要在第三方Charlie的控制下進行,并且連接這三方的量子信道是一個預(yù)先被分配他們之間的一個真五粒子非最大糾纏態(tài)

弧形連鑄機的缺點是鋼水在凝固過程中非金屬夾雜物有向內(nèi)弧側(cè)聚集的傾向， 易造成鑄坯內(nèi)部夾雜物分布不均勻。 另外， 由于內(nèi)、 外弧冷卻不均勻， 容易造成鑄坯中心偏析而降低鑄坯質(zhì)量。

3 鋼板探傷情況

通過對2017年6月4—5日阿拉善右旗地區(qū)大范圍持續(xù)降水過程的環(huán)流形勢、影響系統(tǒng)和物理量分析，得出以下結(jié)論：①本次降水過程是在歐亞中高緯度兩槽一脊型的環(huán)流形勢下，500 hPa圖上短波槽與南支槽合并加強為主要影響的天氣系統(tǒng)；②在700 hPa圖上有西南渦的形成，孟加拉灣水汽隨西南渦的旋轉(zhuǎn)直接輸送到阿拉善右旗地區(qū)，且風場有輻合、切變，下游有高壓阻擋，有利于水汽的聚集；③地面圖上，阿拉善右旗地區(qū)一直在熱低壓控制下，且維持時間較長；④高空急流的抽吸作用明顯，加強了低層輻合抬升及對流上升運動。

4 結(jié)果分析與討論

將高溫鋼水澆鑄到一個或一組水冷銅質(zhì)結(jié)晶器內(nèi)， 鋼水沿結(jié)晶器邊緣逐漸凝固成坯殼， 待鋼水液面上升到一定高度， 坯殼凝固到一定厚度后由拉矯機將鑄坯拉出， 并經(jīng)二冷區(qū)噴水冷卻使鑄坯完全凝固， 由切割裝置根據(jù)軋鋼要求切成定尺尺寸。 這種使高溫鋼水直接澆鑄成鋼坯的工藝稱為連續(xù)鑄鋼（簡稱連鑄）

。

弧形連鑄機的優(yōu)點是設(shè)備高度低、 質(zhì)量輕、成本低， 且設(shè)備的安裝和維護方便。 由于設(shè)備高度低， 鑄坯在凝固過程中承受的鋼水靜壓力相對較小， 可減小坯殼因肚獨變形而產(chǎn)生內(nèi)裂和偏析， 有利于改善鑄坯質(zhì)量、 提高拉速。

對起裂部位及裂紋末端組織形貌進行分析，結(jié)果表明， 由于在擴徑過程中， 與包裹在管體內(nèi)未熔化的異物處發(fā)生了應(yīng)力集中， 進而導(dǎo)致管體開裂

。

斷口裂紋末端金相組織形貌如圖8 所示， 由圖8 可見， 裂紋末端組織呈異常鐵素體形貌， 與起裂部位鐵素體組織類型一致， 異常鐵素體組織剖面如紡錘狀， 即露在鋼板上表面寬度只有約0.1 mm，往里延伸厚度約2 mm， 底部寬度約1.5 mm， 其他地方組織未發(fā)現(xiàn)變化， 屬于正常組織。

經(jīng)分析， 發(fā)現(xiàn)管體起裂部位的組織為針狀鐵素體+珠光體， 與管體母材組織相同， 管體母材組織形貌如圖4 所示， 起裂部位斷口內(nèi)、 外壁組織均為鐵素體+珠光體。

（1） 發(fā)生開裂的管道由生產(chǎn)的連鑄板坯制成， 板坯為該爐鋼的第三塊倍尺坯， 總在爐時間為480 min， 軋鋼總時間為7 min， 司爐工藝及軋制工藝、 節(jié)奏均正常， 軋制后鋼板未進行過翻板處理， 即連鑄坯的上表面和鋼板上表面以及鋼管內(nèi)壁屬于同一個面

。 通過對斷口微觀組織進行分析， 確認該缺陷來自結(jié)晶器冷鋼掉入所致。

（2） 根據(jù)鋼板探傷波形圖進行排查， 發(fā)現(xiàn)連鑄坯內(nèi)部存在夾雜物類缺陷， 應(yīng)該為鋼板探傷漏檢

。 為了保證鋼管的生產(chǎn)質(zhì)量， 應(yīng)制定相應(yīng)的探傷審核制度及探傷復(fù)查制度。

（3） 針對板坯連鑄偶發(fā)的冷鋼掉入結(jié)晶器事件， 應(yīng)制定相應(yīng)的生產(chǎn)組織及安全生產(chǎn)制度。

（4） 在連鑄開澆之前應(yīng)對結(jié)晶器面板、中間包表面進行檢查確認， 確保清潔及無冷鋼粘附。

5 結(jié)束語

L450M 鋼管擴徑后開裂， 經(jīng)過現(xiàn)場勘查、取樣分析及過程履歷排查， 確定本次事件是由于連鑄過程中冷鋼掉入結(jié)晶器內(nèi)未完全熔化， 冷鋼包裹在板坯內(nèi)， 經(jīng)軋制形成長度約390 mm、 寬度約66 mm、 深度約6 mm 的缺陷。 該問題為無損探傷人員漏檢所致， 通過核查探傷記錄，確定該起事件為孤立事件。 同時， 針對連鑄及探傷檢測應(yīng)制定相應(yīng)的核查措施， 避免此類問題再次發(fā)生。

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