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06Cr17Ni12Mo2 不锈钢管穿孔或膨胀引起分层开裂,不锈钢管厂采取什么措施避免散裂加重。 

发布时(shi)间(jian):2021-06-09


06Cr17Ni12Mo2超低(di)破裂(lie)奥氏体不锈(xiu)(xiu)钢因其价格优势在(zai)(zai)很多应用中成为316L的替(ti)代品。 然而,在(zai)(zai)加工或使用过程中,企业发(fa)现此(ci)类不锈(xiu)(xiu)钢管在(zai)(zai)钻孔(kong)、扩径后出现分(fen)层(ceng)(ceng)、开裂(lie).本文通过扫描(miao)电镜(jing)、能谱(pu)分(fen)析等方(fang)法(fa)对分(fen)层(ceng)(ceng)开裂(lie)的原(yuan)因进行了(le)研究,并提出了(le)建议。

1 实验方法

06Cr17Ni12Mo2不锈钢管扫描电子显微镜/缺陷区域的能谱分析、基体的化学分析和微观结构的金相分析分别进行缺陷取样。

2 实(shi)验结果与讨论

2.1 宏观检查

管(guan)(guan)子缺(que)陷分(fen)离后(hou),裂纹(wen)与不锈钢(gang)管(guan)(guan)沿轴(zhou)向呈(cheng)45左右分(fen)层(ceng)弯曲(qu),钢(gang)管(guan)(guan)内壁(bi)呈(cheng)灰褐(he)色,并有因膨胀而留下的(de)(de)缺(que)口(kou)纵线。管(guan)(guan)道。裂纹(wen)表(biao)面(mian)呈(cheng)深(shen)(shen)灰色,深(shen)(shen)部形(xing)(xing)状较平坦,裂纹(wen)粗糙(cao),裂纹(wen)沿钢(gang)管(guan)(guan)切向和(he)轴(zhou)向扩(kuo)展,裂纹(wen)表(biao)面(mian)与钢(gang)管(guan)(guan)夹(jia)角(jiao)。切线方(fang)向。钢(gang)管(guan)(guan)的(de)(de)夹(jia)角(jiao)为22.5,但不穿透横截面(mian),是(shi)典型的(de)(de)内裂。超(chao)低碳奥氏体(ti)不锈钢(gang)是(shi)一(yi)种(zhong)不易变形(xing)(xing)的(de)(de)合金(jin)。粗管(guan)(guan)轧制交(jiao)叉(cha)钻孔时,变形(xing)(xing)不易深(shen)(shen)入深(shen)(shen)入,塞前各阶段(duan)的(de)(de)变形(xing)(xing)抗(kang)力为(U1+W+2U2)这种(zhong)分(fen)布会导致金(jin)属(shu)表(biao)面(mian)进一(yi)步(bu)变形(xing)(xing)。严重,造成(cheng)内部分(fen)层(ceng)缺(que)陷。此(ci)外,当(dang)层(ceng)压参(can)数设(she)置(zhi)不正(zheng)确时,腔的(de)(de)形(xing)(xing)成(cheng)会导致向内折叠。

2.2 化学分析

从(cong)样品的(de)正常部分(fen)取样,对合(he)(he)金(jin)的(de)主(zhu)要(yao)元(yuan)素(su)进行(xing)化学分(fen)析(xi)。见GB/T1220-1992。合(he)(he)金(jin)的(de)主(zhu)要(yao)元(yuan)素(su)含量符(fu)合(he)(he)要(yao)求(qiu),脱层缺(que)陷与材料中合(he)(he)金(jin)元(yuan)素(su)的(de)异常平均含量之间的(de)相关(guan)性可以被(bei)丢弃。

从不锈钢(gang)管表(biao)面裂纹(wen)部分取样,测得该区域(yu)含碳量为0.013%,有(you)少量脱碳。但(dan)低于0.025%的碳质(zhi)量分数不足以(yi)(yi)形成23C6 Cr析出(chu)而引起晶间腐蚀,因此可(ke)以(yi)(yi)排除局(ju)部晶间腐蚀引起层(ceng)状(zhuang)裂纹(wen)的可(ke)能。

2.2 扫描(miao)电镜及能谱(pu)分析

2.2.1 断口(kou)形貌分析

200倍扫描电镜显示的(de)亚(ya)层(ceng)低倍形态(tai)(tai)更(geng)平滑。 450次后(hou),裂(lie)(lie)纹(wen)(wen)表面(mian)(mian)有(you)裂(lie)(lie)纹(wen)(wen)网状(zhuang)(zhuang)氧化(hua)层(ceng)。 650次,裂(lie)(lie)纹(wen)(wen)表面(mian)(mian)的(de)高(gao)温锈迹(ji)可以看(kan)出表面(mian)(mian)呈平行条状(zhuang)(zhuang)分布,不到1000次的(de)锈迹(ji)裂(lie)(lie)纹(wen)(wen)中可以隐(yin)约看(kan)到金属撕裂(lie)(lie)凹坑的(de)形态(tai)(tai)。在(zai)亚(ya)层(ceng)中没有(you)观察(cha)到夹杂物(wu)。上述(shu)现象表明,横滚钻后(hou),由于后(hou)孔扩径全径扩径率高(gao)达(da)46.2%,高(gao)于全径扩径45%的(de)范围。数据显示,原始亚(ya)层(ceng)或折(zhe)叠内(nei)表面(mian)(mian)的(de)氧化(hua)物(wu)发生变形。撕裂(lie)(lie)时,初级(ji)裂(lie)(lie)纹(wen)(wen)呈网状(zhuang)(zhuang),次级(ji)裂(lie)(lie)纹(wen)(wen)平行于铰孔拉伸方向(xiang)。是纵向(xiang)裂(lie)(lie)纹(wen)(wen),在(zai)横轧和钻孔时形成崩刃或向(xiang)内(nei)弯(wan)曲(qu),崩刃不是钢材造成的(de)。

从基体截(jie)面(mian)的(de)(de)(de)X射线(xian)能谱曲(qu)线(xian)可(ke)以看出(chu)。除了主要的(de)(de)(de)Fe 峰线(xian)和常规元素(su)Cr、Ni、Mo、Mn、Si、P 峰线(xian)外,还有Cu 峰线(xian)。分(fen)析(xi)表(biao)明,铜(tong)是由(you)管坯连(lian)铸结晶器渗入造(zao)成的(de)(de)(de)。切屑(xie)表(biao)面(mian)的(de)(de)(de)X射线(xian)能谱分(fen)析(xi)显示(shi)O(约(yue)26%)、Cr(约(yue)37%)、Mn(约(yue)17.2%)、Fe(约(yue)14.7%)、Ni(约(yue)2.3%)等峰线(xian)表(biao)明该(gai)物质在高温下是层状金属表(biao)面(mian)的(de)(de)(de)氧(yang)化物。

在交叉辊钻孔过程中发现了螺旋分层开裂。材料在螺旋推进、径向压缩和塞子夹紧的条件下形成局部分层。变形区的交变应力和管壁的反复弯曲不断扩大子层并撕裂空腔。此时裂纹的角度应与交叉层压板的螺旋角有关。图中层状裂纹的陡峭程度较大,这是管材随后在两道次中拉伸膨胀的结果。不锈钢管内表面在胀管芯轴的作用下受到径向压缩和轴向摩擦。能促进网状裂纹的扩大,裂纹表面在高温下进一步氧化,不能焊接。

2.21 拉伸(shen)断裂分析

对(dui)试样进(jin)行轴向拉(la)伸试验,观察和分析其断(duan)裂形(xing)(xing)态。图5为(wei)管(guan)壁(bi)内横截面(mian)(mian)的低倍形(xing)(xing)貌,横截面(mian)(mian)类似于木纹,孔洞(dong)呈鱼(yu)嘴状分布。高倍镜下(xia)可以看(kan)到(dao)孔壁(bi)表(biao)面(mian)(mian)比较光滑,有平行条纹,可以看(kan)到(dao)小撕裂凹坑的形(xing)(xing)状。

不锈(xiu)钢管(guan)外(wai)壁断(duan)面呈低倍形(xing)(xing)貌,断(duan)面分布有点(dian)状(zhuang)空(kong)腔(qiang),空(kong)腔(qiang)内有第(di)二(er)个颖片状(zhuang)相(xiang)。图8 显示了同一区(qu)域的(de)高倍结(jie)构(gou)。该区(qu)域的(de)大(da)部分裂(lie)(lie)缝为凹坑。由“微孔聚集”断(duan)裂(lie)(lie)机制引起的(de)纤维区(qu)断(duan)裂(lie)(lie)明显,第(di)二(er)相(xiang)位于空(kong)腔(qiang)一侧,表明第(di)二(er)相(xiang)相(xiang)对韧(ren)性(xing)。裂(lie)(lie)纹的(de)运动有铆(mao)钉的(de)作用,金属的(de)变形(xing)(xing)向一侧流动,符合(he)横轧(ya)和钻孔时附加剪(jian)切(qie)变形(xing)(xing)的(de)规律。

从断(duan)口形(xing)貌对(dui)(dui)比(bi)可以(yi)(yi)看出,不(bu)锈钢管(guan)的(de)内外(wai)腔形(xing)状(zhuang)不(bu)同,内腔在切线方向较长(zhang),说(shuo)明内部(bu)金(jin)属(shu)发(fa)生(sheng)较大变(bian)(bian)形(xing)。热操作。变(bian)(bian)形(xing)过程(cheng),比(bi)外(wai)层金(jin)属(shu)更容易(yi)形(xing)成(cheng)分层。由于(yu)奥氏(shi)体(ti)不(bu)锈钢的(de)宽度(du)较大,是(shi)碳钢的(de)1.351.5倍,在连铸管(guan)坯斜(xie)轧和钻孔(kong)过程(cheng)中(zhong),变(bian)(bian)形(xing)区(qu)的(de)最大椭(tuo)圆率系数(shu)为1.051.10是(shi)合(he)理(li)的(de)范围(wei)。分层的(de)形(xing)成(cheng)有不(bu)同的(de)影(ying)响。上(shang)头部(bu)穿(chuan)孔(kong)区(qu)金(jin)属(shu)变(bian)(bian)形(xing)率大,动态(tai)再结(jie)晶不(bu)足(zu)会导致对(dui)(dui)分层敏感。此时孔(kong)型(xing)椭(tuo)圆系数(shu)过大,容易(yi)造成(cheng)管(guan)壁(bi)过度(du)弯曲。这些长(zhang)孔(kong)非(fei)常长(zhang)。易(yi)膨胀连接,形(xing)成(cheng)内部(bu)分层缺陷。因此,在不(bu)影(ying)响二(er)次咬合(he)的(de)前提下,应调整该段导板的(de)开度(du),以(yi)(yi)达到足(zu)够的(de)宽度(du)限制。

2.3 金相分析(xi)

图9 为采样的主体(ti)内圆区域的高倍金(jin)相组(zu)(zu)织(zhi)。可以(yi)看出,铁素体(ti)在轴向(xiang)和切线方向(xiang)呈条状分布,含(han)量为1.0。横截面样品取自裂(lie)纹部(bu)分。如图的裂(lie)尾形态(tai)显(xian)示,裂(lie)纹呈断续(xu)分层,末(mo)端呈圆形,局部(bu)裂(lie)片(pian)两侧有组(zu)(zu)织(zhi)。表现出独立的流变学(xue)。由于Fe-Cr-Ni系合金(jin)中含(han)有高温铁素体(ti),对不(bu)锈钢(gang)的力学(xue)性能有不(bu)利影响(xiang),会促进不(bu)锈钢(gang)的热裂(lie)倾向(xiang)。图中可以(yi)看到(dao)沿铁氧体(ti)条带的贯通裂(lie)纹,说明剥落(luo)的产生与铁氧体(ti)的结构有关(guan)。

3 结束语(yu)

(1) 06Cr17Ni12Mo2不锈钢管在(zai)(zai)斜轧和钻孔过(guo)程中发生剥(bo)落,并在(zai)(zai)随后的(de)铰孔和成(cheng)形过(guo)程中发生膨胀。

(2)在进行两辊交叉辊钻孔(kong)时,毛细管内部(bu)比外部(bu)更容易分离。

(3)分层(ceng)开裂对横(heng)辊钻具设置参数较为敏感,应特别(bie)注意调整头部的导程角和前伸(shen),避免形成空腔(qiang)。

(4)交叉穿(chuan)孔(kong)椭圆度系数过大,会(hui)加剧内部(bu)分层。应注意(yi)控制横(heng)向(xiang)变形。特别是穿(chuan)孔(kong)带的椭圆度系数,建议1.05。以免(mian)加重分层。

(5) 条状铁素体在交(jiao)变应力(li)和(he)附(fu)加(jia)应力(li)的作用下(xia)会引起(qi)散裂。


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