不锈钢冷轧板焊管横裂原因分析

张 爽 王宏霞

(山东泰山钢铁集团有限公司，山东 271100)

工 艺

不锈钢冷轧板焊管横裂原因分析

张 爽 王宏霞

(山东泰山钢铁集团有限公司，山东 271100)

对不锈钢焊管横裂缺陷进行夹杂物分析、宏观分析、微观组织分析、微区成分分析，确定不锈钢冷轧板焊管发生横裂的主要原因是在应力作用下，在焊缝边缘的应力集中区域，以夹杂物作为应力集中源，发生应力开裂。

焊管;横裂;夹杂物;应力

不锈钢酸洗板冷轧至1 mm后被制作成直径约20 mm的焊管，在焊管的外弧处出现了横裂缺陷。取样对横裂缺陷进行分析，找出缺陷产生的原因，为今后预防此类缺陷提供借鉴和依据。

1 试验方法

不锈钢冷轧板焊管化学成分实测值见表1。

表1 不锈钢冷轧板焊管化学成分实测值(质量分数，%)Table 1 Actually measured value of chem ical composition for stainless steel cold rolled plate welded tube(mass fraction，%)

观察横裂缺陷形貌，采集宏观图片;取纵向试样，对材质的夹杂物进行分析;在横裂缺陷部位截取试样，利用光学显微镜、扫描电镜和能谱仪对横裂缺陷进行观察与金相分析。

2 试验结果

2.1 宏观分析结果

宏观分析确认送检样品横裂缺陷多分布在焊缝附近。宏观形貌见图1。

2.2 夹杂物分析结果

图1 焊管横裂缺陷宏观形貌Figure 1 Macro appearance of transverse crack ofwelded tube

表2 非金属夹杂物评级表(级)Table 2 Grade evaluation of nonmetal inclusion

被检试样夹杂物以A类为主，级别为1.0级，且在检测面上数量较多，成雨线状分布。详细评级结果见表2，夹杂物形貌见图2。

2.3 横裂金相分析结果

对横裂处进行金相分析，发现裂纹是从焊管外弧处笔直向基体内延伸。主裂纹处有两条支裂纹，一条与主裂纹连接，另一条未连接。继续放大倍数观察，发现在裂纹两侧有多条类似“根须”状的分布。横裂微观组织见图3。用王水溶液腐蚀后，发现裂纹主要沿晶界开裂，见图4。同时，在焊管的外弧处皮下发现多条A类夹杂物，见图5。

图2 夹杂物形貌Figure 2 Appearance of inclusion

图3 横裂缺陷微观形貌Figure 3 Micro appearance of transverse crack defect

图4 沿晶裂纹分布Figure 4 Intergranular crack distribution

图5 焊管外弧处皮下夹杂物形貌Figure 5 Inclusion appearance insidewelded tube positive camber

2.4 横裂能谱分析结果

利用能谱仪对支裂纹和“根须”组织进行微区成分分析，结果分别见图6、表3和图7、表4。从表3、表4可知，支裂纹与“根须”处均分布着硫化物夹杂。

表3 支裂纹能谱分析结果Table 3 Energy spectrum analysisresult of branch crack

图6 未连接支裂纹能谱分析对应点Figure 6 Corresponding points of energy spectrum analysis of unconnected branch crack

表4 “根须”能谱分析结果Table 4 Energy spectrum analysis result of coring

3 结论

由宏观分析得知，横裂缺陷多分布在焊缝附近;由夹杂物分析得知，夹杂物以A类为主，且数量较多;由横裂处微观组织分析得知，裂纹从焊管外弧处笔直向基体内延伸，并且沿晶开裂，属于应力裂纹形态;由横裂处微区成分分析得知，在裂纹处分布着大量的硫化物夹杂。

图7 “根须”能谱分析对应点Figure 7 Corresponding points of energy spectrum analysis of coring

焊管在焊接过程中，焊缝金属处于熔融状态，整个焊接熔池发生膨胀，焊缝金属及高温下的母材近缝区金属受到周围连接区域冷金属施加的压应力作用。随着结晶冷却发生收缩，焊缝金属从受压应力转为受拉应力状态。在拉应力作用下，组织很容易发生开裂［1、2］。最终分析确定，不锈钢冷轧板焊管发生横裂的主要原因是在焊管的焊接以及后续的矫直过程中［3］，在焊接热应力与矫直力等应力的共同作用下，在焊缝边缘的应力集中区域以随机分布在焊管外弧处的夹杂物作为应力集中源发生应力开裂。

［1］张克修，吴金辉，王树人.X80螺旋埋弧焊管焊缝横向裂纹产生原因及预防措施［J］.焊管，2010，33(8):10 －13.

［2］刘辉义.20钢无缝化ERW焊管生产中产生焊缝横向开裂的原因分析［J］.焊管，2007，30(4):66 －68.

［3］马瑞，展培培，宋晓抗，等.大型直缝焊管三点单次矫直技术［J］.塑性工程学报，2012，19(3):39 －43.

编辑 杜 敏

Analysis of Transverse Crack Causes for
Welded Tube Made of Stainless Steel Cold Rolled Plate

Zhang Shuang，W ang Hongxia

Transverse crack defect of stainless steelwelded tube has been conducted inclusion analysis，macro analysis，microstructure analysis and microzone composition analysis to determine thatmain transverse crack cause of welded tube of stainless steel cold rolled plate was that inclusion acted as stress concentrative source in the region of stress concentration aboutweld edge to take place stress crack under stress.

welded tube;transverse crack;inclusion;stress

TG115

B

2013—08—09