32Mn6无缝钢管内壁裂纹成因分析.pdf

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Shandong 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 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 7 0 m。因此,对于被分析的样品而言，材料的小裂纹较多，靠近内壁多为楔形沿晶裂纹，其余部位多出现平行于轴向的裂纹。a距内壁0 1 mmb距内壁2 3mmc距内壁4 5 mmd距内壁8 mm图6 32 Mn6无缝钢管沿轧向管壁的微观组织18e距内壁1 0 mm外表面附近张迎涛，等332Mn6无缝钢管内壁探伤不合格原因分析由前述样品分析结果可见,32 Mn6无缝钢管内壁探伤不合格，根本原因是内壁存在大量的沿轧向扩展，垂直于周向的裂纹，且裂纹深度方向沿径向，即垂直于内壁表面，裂纹形成和材料内部夹杂物的关联性不强，由管内壁向材料内部沿径向扩展裂纹扩展，路径呈现“之”字形，有明显的沿原始奥氏体晶界扩展的痕迹。裂纹周围基体没有氧化痕迹，裂纹内部有的存在钙铝酸盐夹杂物和硫化物，有的纯粹是基体。同时沿轧向观察材料的微观组织,靠近钢管内壁0 3mm，存在很多沿晶扩展的楔形裂纹，而且有的裂纹已经连接或有相互靠近扩展连接的趋势。这种裂纹符合淬火沿晶裂纹的特征。通过上述结果可见，钢管内壁裂纹成因主要是沿晶扩展淬火裂纹，可能与淬火加热温度高，原始热轧奥Cause Analysis of Inner Wall Crack of 32Mn6 Seamless Steel PipeZHANG Yingtao,GAO Wenjuan,LI Ruhai,WANG Junpeng,XU Zhigang(Shandong Shouguang Juneng Special Steel Co.,Ltd.,Shouguang 262711,China)Abstract:32Mn6 seamless steel tube is not qualified for inspection.After hot acid etching,a large number of cracks along the axialdistribution appear on the inner surface.The transverse,longitudinal and internal surface crack morphology and the surroundingmicrostructure of the defect samples were observed,and the cracks were analyzed by SEM-EDS.According to the analysis,the crackon the inner wall of the steel tube is consistent with the character of quenching intergranular crack,and the main cause of the defect isthe intergranular growth of the quenching crack,which may be related to the high quenching temperature and the coarse austenite ofthe original hot rlling.Key words:32Mn6 seamless steel;flaw detection;quenching crack;austenite grain coarseness2023年全国冶金固废及尾矿处理与资源综合利用技术设备创新发展交流会召开冶金材料是国民经济建设不可或缺的基础材料，冶金材料生产过程中产生的大量粉尘、钢渣等固体废弃物，其综合利用水平成为钢铁行业高质量绿色发展函须解决的焦点和难点。为进一步推广钢铁行业固废低碳绿色发展的新技术、新论点、新方向以及针对新技术开展的实践案例，河南省金属学会、河北省金属学会、山东金属学会、山西省金属学会、河南省钢铁工业协会焦化行业分会、中国钢铁之家联合主办的“2 0 2 3年全国冶金固废及尾矿处理与资源综合利用技术设备创新发展交流会”于2 0 2 3年7 月2 02023冷轧、热轧板带高效轧制技术研讨会暨新技术装备推介会圆满落幕2023冷轧、热轧板带高效轧制技术研讨会暨新技术科研院所、工艺设备商等单位的企业家、科技工作者及代装备推介会于2 0 2 3年7 月1 2 1 4日在山东日照召开。本表共1 6 0 多人参加了会议。会议紧紧围绕“高效轧制、低次大会由山东、河北、江苏、山西、河南、辽宁、江西、陕西、碳智能”这个主题，就近几年冷轧、热轧板带生产的先进技浙江、四川、北京、天津等省市金属学会和山东节能协会、术、先进装备及成果经验进行深入、广泛的研讨与交流。山东省节能环保低碳协会联合主办，由山钢集团日照公会议组织参观了山钢集团日照公司冷轧、热轧板带生产司、山东金属学会轧钢学委员会和自动化与信息化学委会线。本次会议规模大、技术先进、内容丰富，赢得参会嘉协办，由北京新钢苑冶金技术中心承办。王国栋等院士专宾、代表们的一致肯定，会议取得圆满成功。家、业界大咖和来自全国钢铁行业的生产企业、高等院校、32Mn6无缝钢管内壁裂纹成因分析晶粒细化。参考文献：1陶达天.金相检验实例M.北京：机械工业出版社，1 98 3.2史小荣.改进轧制工艺提高圆管坏质量J.钢管，2 0 0 1,30(2):3436.学会动态一2 2 日在河南安阳召开。本次会议以“资源循环绿色低碳”为主题，进行了深入探讨和分享。作为钢铁行业的重要盛会，本次会议共吸引了7 0 余家钢铁企业、30 多家设计院、高校及设备厂商等140余人齐聚一堂。至此，“2 0 2 3年全国冶金固废及尾矿处理与资源综合利用技术设备创新发展交流会”在美丽的古都安阳圆满落幕！会议得到各方与会人员的一致好评，达到了预期目的，取得了圆满成功。（山东金属学会秘书处）（山东金属学会秘书处）192023年第4期氏体粗大有关系。4结论及建议4.132Mn6无缝钢管探伤不合格原因，内壁出现裂纹且是沿晶扩展火裂纹，与奥氏体晶粒粗大有关。4.2建议校核材料淬火加热温度，即检查淬火加热炉温度控制是否正常。4.3建议火处理,外表面喷淋到内表面喷水的时间间隔适当延长2 。4.4建议改进热轧工艺，细化管材的微观组织，即