32Mn6无缝钢管内壁裂纹成因分析.pdf
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1、第45 卷第4期2023年8 月AAAAAAAAAS生产技术下32Mn6无缝钢管内壁裂纹成因分析张迎涛,高文娟,李汝海,王俊朋,徐志刚(山东寿光巨能特钢有限公司,山东寿光2 6 2 7 1 1)摘要:32 Mn6无缝钢管探伤不合格,经热酸浸蚀后,内表面出现大量沿轴向分布的裂纹。对缺陷样品的横向、纵向和内表面裂纹形貌及周边显微组织进行观察,并对裂纹进行扫描电镜能谱分析(SEM-EDS)。通过分析,钢管内壁裂纹符合淬火沿晶裂纹的特征,缺陷成因主要为淬火裂纹沿晶扩展,可能与淬火加热温度高,原始热轧奥氏体粗大有关系。关键词:32 Mn6无缝钢管;探伤;淬火裂纹;奥氏体中图分类号:TF321山东冶金Sh
2、andong Metallurgy文献标识码:BVol.45 No.4August 2023文章编号:1 0 0 4-46 2 0(2 0 2 3)0 4-0 0 1 7-0 31前言近期生产一批32 Mn6钢管规格为244.5mm11.99mm,出现质量问题,具体为管材内壁探伤不合格,对其表面热酸浸发现其内表面出现大量裂纹,裂纹走向大都沿轴向分布。为此对32 Mn6无缝钢管内壁裂纹成因进行分析,将出现的问题提出了工艺改进建议。32 Mn6无缝钢管的生产工艺为:1号连铸机280mm圆坏热轧成无缝钢管,随后进行92 0 1 5 火,6 40 5 0 回火的调质处理。2试样分析内壁裂纹缺陷样品经过
3、热酸浸之后,内壁出现大量裂纹,裂纹走向大都沿轴向分布。2.1制样取低倍做完的样品,切割4块金相:(1)其中2块沿管材横截面,表面磨后抛光制成金相样品,1 块用硝酸酒精浸蚀观察裂纹周围的微观组织,1 块不浸蚀用于观察裂纹形貌和裂纹的扫描电镜能谱分析(SEM-EDS);(2)取1 块纵向金相硝酸酒精浸蚀后看材料微观组织;(3)取1 块,对管材内表面稍微磨平但尽量保留带裂纹形貌,抛光后看裂纹形貌。裂纹形貌、成分能谱分析和微观组织观察在FEI650型扫描电镜上进行。2.2内表面裂纹分析在制备成金相表面抛光后,肉眼可直接观察到表面裂纹的存在,裂纹走向大致相同,沿轴向。扫描电镜下的形貌如图1 所示。由图1
4、 可见,裂纹存在分叉现象并且其宽度在1 0 0 m以内,属于细小裂纹。对无缝钢管内壁出现的裂纹进行能谱分析,结果如图2 所示。在裂纹内部存在有Al2O;+Ca0组成收稿日期:2 0 2 3-0 3-1 4作者简介:张迎涛,男,1 9 8 4年生,现为山东寿光巨能特钢有限公司质检部工程师,从事物理性能检测分析工作。图1 32 Mn6无缝钢管内表面裂纹形貌(内壁表面)的夹杂物,这是在精炼脱氧过程中形成的;还存在含有K、A l、Ca 的夹杂物,可能是结晶器保护渣卷人造成的。无缝钢管内壁对应连铸坏的中心位置,而中心是连铸坏最后凝固的部位,按常理判断,成分偏析,夹杂物偏聚都是存在的,所以32 Mn6无缝
5、钢管内壁裂纹中出现夹杂物是正常情况。但夹杂物存在的部位是材料强度等各方面性能薄弱部位,裂纹在最薄弱部位产生。谱图A10FeMnCaCKsi总18.4377.712.20215.1215.3066.911.441.2332.728.1586.431.820.88440.0947.652.11594.17 2.17图2 32 Mn6无缝钢管内壁裂纹内表面试样(抛光)SEM-EDS分析(试样内壁裂纹)2.3车轧材横向裂纹分析沿轧制横向,观察无缝钢管内壁裂纹形貌见图3,由图可见,内壁表面裂纹深度1.0 6 9mm,宽度不超过1 5 0 m,表面露头部位的宽度小于1 0 0 m。裂纹主体与钢管内壁表面垂
6、直,裂纹有内部分叉。1711.660.829.331003.661001001001002023年8 月图332 Mn6无缝钢管内壁裂纹沿轧制横向观察的形貌对图3中的裂纹内部进行能谱分析,结果如图4所示,由此可见,图3的裂纹内部基本上是裂纹内基体氧化,除此之外,存在MnS夹杂物,还有可能存在脱氧产物钙铝酸盐。32 Mn6无缝钢管内壁裂纹出现和夹杂物的存在关联性不大。ED5SpotEO554山东冶金的微观组织。材料基体为存在明显碳化物颗粒的高温回火索氏体组织。裂纹两边为正常组织,不存在氧化脱碳层。由图3可见,裂纹存在分叉,有明显的曲折。由图5 可见,从裂纹尖端以下,裂纹扩展呈现“之”字形特征,分
7、支裂纹存在沿原始奥氏体晶界扩展的情况。由此可见,32 Mn6无缝钢管内壁裂纹由表面向材料内部扩展很大程度上是沿着原奥氏体晶界扩展的門。第45 卷图5 32 Mn6无缝钢管内壁裂纹横向试样(抛光)SEM下裂纹尖端周围的微观组织2.5车轧材纵向微观组织和裂纹分析沿管轧制方向取纵向金相样,对轧材的微观组谱图0FeMnCacs总121.7166.62243.0835.52344.88441.48410.5774.15532.81223.084.9645.5240.70733.1026.33图432 Mn6无缝钢管内壁裂纹横向试样(抛光)SEM-EDS分析2.4轧材横向裂纹周围的微观组织分析对无缝钢管横
8、向样内壁裂纹进行SEM-EDS分析以后,又将样品用硝酸酒精浸蚀,观察裂纹周围织从内壁一直观察到外壁,如图6 所示。靠近无缝11.671006.4914.9110013.6410015.2810035.943.2710013.7810040.57100钢管内壁,出现许多沿晶小裂纹,裂纹边界平直,成楔形,如图6 a、b 所示,而且有的已经相互连接或有相互连接的趋势,如图6 b所示。这些沿晶裂纹相互扩展连接,就有可能形成无缝钢管的内壁裂纹。在距离内壁4mm,沿轧向扩展的小裂纹,长度约1 0m,还有沿径向扩展的小裂纹,如图6 c所示。在距离内壁8 mm一直到钢管外壁,发现沿轧向扩展的小裂纹,长度5 0
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