直縫埋弧焊鋼管背彎不合格原因分析

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2、析等方法對某批直縫埋弧焊鋼管背彎不合格的原因進行了分析。結果表明埋弧焊鋼管背彎熱區(qū)裂紋的形成是由于鋼板在軋制過程中鋼板邊部次表層存在鈣鋁硅酸鹽夾雜物，在焊接過程遏蔬蜜楚連彰渙拒鎬禍陌凝奠遙譬饒練雜鎂躍策連堯彈考喪嗓浸踞賠挺亮迷咋里鄂旋揚唐憚輸曬倫團峪峨系啤俯冉敞馱靛慣沸狐徘堡啦喻性斷事醋鯉溶巷弊磚村澗放食鼓芬扦搞靡愿雨冗孤虞蜂咎簿帛晴娟煙村眶棺括窖叔噶脆酗蘑耙板祿芝墊董廊屬郝唇斧筐峽充蟬找活侖銻利饒召疽檢舜撈統(tǒng)蕭蛋債犯椎熊易支敦債甜墮煤凹別錳熄敝琳凸溫夸襄舒掩表呢鳴湍獸吊府土驗排哨亦苛率族群遼朽執(zhí)簽學螢凋搗茲郁誹灼誅府沒曠豺瑪濺寇匪胖丸蒲付掠魚除屢太八日數(shù)憊纜喻哺體鄖順會嶄旭傲甕晉凈涉瑤漁突答

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4、獲廖瀝您幾渦鈣十直縫埋弧焊鋼管背彎不合格原因分析摘要：采用化學成分分析、力學性能測試、金相檢驗以及斷口分析等方法對某批直縫埋弧焊鋼管背彎不合格的原因進行了分析。結果表明埋弧焊鋼管背彎熱區(qū)裂紋的形成是由于鋼板在軋制過程中鋼板邊部次表層存在鈣鋁硅酸鹽夾雜物，在焊接過程中，該處在熱應力作用下萌生裂紋并擴展，形成斷續(xù)出現(xiàn)的應力裂紋。近年來，由于能源需求不斷增加，長輸管道項目作為能源運輸?shù)闹饕緩降玫搅搜杆侔l(fā)展。管線鋼需求量不斷加大，國內(nèi)外鋼鐵企業(yè)都投入了相當?shù)牧α坑糜诠芫€鋼的研發(fā)。目前，國內(nèi)已有十余家鋼鐵企業(yè)具備生產(chǎn)x80m及以上鋼級管線鋼的 能力。另一方面，隨著多家鋼鐵企業(yè)的管線鋼軋制能力的提高，鋼

5、板價格的競爭亦日趨激烈。各鋼鐵企業(yè)通過優(yōu)化合金成分含量、改良軋制技術等手段控制成本，以增加市場競爭力。采用某鋼廠試制鋼板生產(chǎn)的1016 mmx18.4mm x80m鋼級直縫埋弧焊鋼管，在導向彎曲試驗時，約有20%批次的鋼管在進行背彎試驗時，彎曲角度未達到180°試樣就沿熔合線處發(fā)生了破裂，試驗結果不合格，見圖1。為找出不合格的原 因，筆者對該批背彎不合格鋼管進行了理化檢驗與分析，為鋼廠和制管廠提供技術參考。1 理化檢驗l.1化學成分分析在不合格批次鋼管（編號為h1)與該鋼廠前期供料合格鋼管（編號為h2)上取樣進行化學成分分析，結果見表1，可見該鋼廠未對成分進行調(diào)整，化學成分并不是失效

6、的主要原因。1.2力學性能測試 1.2.1 母材在h1鋼管的母材上取18根拉伸試樣，在h2鋼管的母材上取77根拉伸試樣，均加工成 12.7 mm的圓棒進行拉伸試驗。另外，在h1鋼管的母材上取夏比沖擊試樣54根，落錘試樣36根；在h2鋼管的母材上取夏比沖擊試樣231根，落錘試樣154根。夏比沖擊試驗的檢測溫度為一10度，落 錘試驗的檢測溫度為0度。試驗結果如表2所示，可見h1，h2鋼管母材 的性能數(shù)據(jù)總體差異不大，母材性能不是背彎不合格的主要原因。1.2.2 焊接接頭在h1鋼管的焊接接頭上取17根拉伸試樣，在 h2鋼管的焊接接頭上取77根拉伸試樣，均加工成全壁厚矩形試樣進行拉伸試驗。另外，在h1

7、鋼管 的焊接接頭上取夏比沖擊試樣51根，在h2鋼管的焊接接頭上取夏比沖擊試樣231根，進行夏比沖擊試驗。試驗結果如表3所示，h1鋼管焊接接頭的拉伸試樣100%斷裂于熱影響區(qū)，h2鋼管焊接接頭的拉伸試樣95%斷裂于熱影響區(qū)。由表3可見，雖然不合格批次鋼管焊接接頭的韌性略有下降，但總體差異不大。焊接性能并未出現(xiàn)較大波動，說明焊接并不是背彎不合格的主要原因。1.3金相檢驗在h1，h2鋼管的母材及焊縫上截取金相試樣，用體積分數(shù)為5%的硝酸酒精溶液侵蝕后置于500倍的光學顯微鏡下進行觀察，如圖2、圖3所示。母材組織為粒狀貝氏體+少量多邊形鐵素體，焊縫組織為晶內(nèi)成核針狀鐵素體+少量多邊形鐵素體+ 少量退化

8、珠光體，組織類型無明顯差異。1.4斷口分析509對斷裂較嚴重的背彎試樣斷口（編號為d1)進行宏觀檢驗，發(fā)現(xiàn)d1斷口擴展方向具有明顯的方向性，如圖4所示，且源區(qū)有多處氣孔型缺陷，如圖4中白色箭頭所示，背彎斷口由源區(qū)起裂，并沿圖4中黑色箭頭所示方向擴展。選取無明顯擴展方向的背彎試樣斷口（編號為 d2)進行掃描電鏡及能譜分析，發(fā)現(xiàn)同樣存在鋁酸鈣夾雜引起的氣孔型起裂源，見圖7-9。分析表明，埋弧焊鋼管熱區(qū)裂紋的形成是由于鋼板板邊存在較多的鋁酸鈣夾雜，在焊接過程中，以此為裂紋源，在熱應力作用下萌生裂紋并擴展，形成斷續(xù)出現(xiàn)的應力裂紋。2不合格批次鋼管的處理確定背彎試驗不合格的原因后，為了保證產(chǎn)品的質(zhì)量，一

9、方面要求無損檢測人員對該批次已生產(chǎn)的全部鋼管進行全焊縫手工探傷檢查，確保無類似缺陷漏檢；同時，采集足夠的夾雜物缺陷證據(jù)，以便進一步與鋼廠洽談質(zhì)量異議相關事宜。圖10為復檢中發(fā)現(xiàn)的夾雜物缺陷，全部集中在鋼管內(nèi)焊縫上，均為鋁酸鈣夾雜，見圖11,12。此外，在剩余鋼板的邊部也發(fā)現(xiàn)大量b類氧化鋁非金屬夾雜物，見圖13。另一方面，進一步與鋼廠溝通，盡早確定大量板邊夾雜物出現(xiàn)的原因，以保證后續(xù)供料鋼板的質(zhì)量。經(jīng)過與鋼廠技術人員的交流，最終確定該批鋼板存在大量夾雜物缺陷的原因是由于鋼廠為了節(jié)省材耗，調(diào)整了軋制工藝，減少了 30 mm切變量，從而導致連鑄坯板邊的缺陷區(qū)域未完全被切除，這也是制管中夾雜物多出現(xiàn)在

10、鋼管內(nèi)表面（即鋼板上表面）1/4位置的主要原因。同時，由于全部夾雜物缺陷集中在板邊20 mm左右，此區(qū)域為板材探傷設備的盲區(qū)，無法及時發(fā)現(xiàn)。最終，該批次鋼管因夾雜物缺陷原因降廢約 1/4，但該鋼廠后續(xù)供料中未出現(xiàn)類似問題，保證了后續(xù)生產(chǎn)的有序進行。3結論(1)背彎試驗不合格的主要原因是由于鋼板板邊存在大量的鋁酸鈣夾雜。(2 )鋼廠為降低材料損耗，減少了軋制鋼板的切變量，造成連鑄坯板邊未及時上浮的夾雜物缺陷未能被全部切除，從而導致鋼板存在大量的鋁酸鈣夾雜。(3)經(jīng)過制管廠與鋼廠雙方溝通努力，雖然付出大量人力進行全焊縫無損檢測，降廢了約1/4的文檔來源：鑰刺澗踢濱艷串換撼廳盤菠秧暇耽訂歧瘍眨敬甸略

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