趙文濤

摘 要：本文通過(guò)對(duì)冷拔過(guò)后在35鋼鋼管外表面所產(chǎn)生的橫裂缺陷結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)流程進(jìn)行分析，研究了出現(xiàn)橫裂的原因。結(jié)果表明：管坯在加熱環(huán)節(jié)如果升溫速度過(guò)快、保溫時(shí)間不夠便會(huì)導(dǎo)致穿軋后的厚壁管在壁厚方向上呈現(xiàn)晶粒度及組織的不一致，近而在冷拔過(guò)程中出現(xiàn)顯微變形差異，聚集到一定程度便會(huì)釋放形成橫裂。

關(guān)鍵詞：35 橫裂 組織差異

中圖分類號(hào)：TG335 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）05（a）-0050-01

某鋼管公司所生產(chǎn)的材質(zhì)為35鋼、規(guī)格為50×6.8 mm的鋼管經(jīng)管坯加熱、穿孔、定徑及兩個(gè)道次的拔制后，在鋼管的外表面出現(xiàn)了1～2條垂直于鋼管長(zhǎng)度方向的裂紋，相鄰兩條裂紋之間存有1～1.6 m不等的間距，出現(xiàn)裂紋的鋼管有數(shù)十支，約占該批號(hào)鋼管總支數(shù)的30%左右。

1 宏觀分析

裂紋長(zhǎng)度約6 mm，深度約1 mm，整體呈中間大兩端小的梭子形態(tài)，且裂紋呈鋸齒狀由中間向兩邊延伸，在100倍顯微鏡觀察下，發(fā)現(xiàn)在主裂紋兩側(cè)及前后端均有較多分支的細(xì)小裂紋，初步斷定屬延晶裂紋。

2 化學(xué)成份檢測(cè)

在距裂紋10 mm處取樣進(jìn)行化學(xué)成份檢測(cè)，結(jié)果為碳：0.33%；硅：0.21%；硫：0.014%；磷：0.016%；錳：0.53%含量均符合GB/T 8162-2008中35鋼碳：0.32-0.40%；硅：0.17-0.37%；硫：≤0.035%；磷：≤0.035；錳：0.50-0.80%的標(biāo)準(zhǔn)要求。

3 力學(xué)性能檢測(cè)

在距裂紋20 ～240 mm處截取拉伸試樣，其結(jié)果為屈服強(qiáng)度（Rel）：360 MPa、385 MPa；抗拉強(qiáng)度（Rm）：575 MPa、585 MPa；斷后伸長(zhǎng)率（A）：25%、23%。均符合GB/T8162-2008中35鋼屈服強(qiáng)度≥305 MPa，抗拉強(qiáng)度≥510 MPa，斷后伸長(zhǎng)率≥17%的標(biāo)準(zhǔn)要求。

4 非金屬夾雜物檢測(cè)

在距斷裂面10 mm處取樣進(jìn)行非金屬夾雜物檢測(cè)，結(jié)果為硫化物類夾雜1.0級(jí)、氧化鋁類夾雜0.5級(jí)、硫酸鹽類夾雜1.0級(jí)、球狀氧化物類夾雜1.5級(jí)、單顆粒球狀類夾雜1.0級(jí)。按GB/T 8162-2008結(jié)構(gòu)用無(wú)縫鋼管標(biāo)準(zhǔn)要求，無(wú)需對(duì)鋼管材質(zhì)進(jìn)行非金屬夾雜物的檢測(cè)，本文進(jìn)行該項(xiàng)檢測(cè)的目的是確定非金屬夾雜物因素對(duì)鋼管斷裂所帶來(lái)的影響程度的大小。但由結(jié)果可見(jiàn)，該鋼管的非金屬夾雜物的級(jí)別均在比結(jié)構(gòu)管要求更高的高壓管（GB5310-2008）的要求范圍內(nèi)，由此可排除非金屬夾雜物對(duì)鋼管斷裂的影響。

5 金相檢測(cè)

在距斷裂面10 mm處取樣進(jìn)行金相檢測(cè)，可發(fā)現(xiàn)其邊界、靠近邊界處及芯部的金相組織都存有較大的差異，具體為：

邊界處存有50 um的脫碳層，組織為鐵素體+珠光體，基本為等軸晶，晶粒度為8級(jí)，如圖1所示。

靠近邊界處的中間過(guò)渡區(qū)域距離外表面邊界約50～80 um，組織為鐵素體+珠光體+魏氏組織，晶粒度為4～6級(jí)，如圖2所示。

芯部為鐵素體+珠光體或少量的魏氏組織，晶粒度為6級(jí)。

6 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

試樣的金相組織大體上可分為脫碳區(qū)、過(guò)渡區(qū)及芯部區(qū)三個(gè)部分，脫碳區(qū)組織為鐵素體+珠光體或鐵素體+珠光體+少量魏氏組織，晶粒較為細(xì)小、均勻，實(shí)際晶粒度為8級(jí)，由于該區(qū)域脫碳嚴(yán)重，導(dǎo)致珠光體所占比例大大減少；而在過(guò)渡區(qū)也存有少量的脫碳，并且該區(qū)域的魏氏組織是最嚴(yán)重的，一般都在A系2.5～3級(jí)左右；芯部組織基本不存在魏氏組織或少量魏氏組織，但在晶粒級(jí)別上差別不大。

由于毛管在整個(gè)壁厚方向上大致分成了表層組織較為細(xì)小均勻區(qū)、中間嚴(yán)重魏氏組織粗大區(qū)及芯部輕微魏氏組織區(qū)。在芯部組織均勻的前提下，由于表層及芯部組織均較為均勻且不含有魏氏組織，會(huì)使得這兩個(gè)區(qū)域包括延伸率在內(nèi)的綜合力學(xué)性能均較為優(yōu)異，而中間層由于大量魏氏組織的存在，導(dǎo)致該區(qū)域包括沖擊韌性在內(nèi)的綜合力學(xué)性能都有所降低，在冷拔過(guò)程中表層與中間層及中間層與芯部之間便產(chǎn)生了變形量的差異，這種差異聚集到一定程度便會(huì)以表層小裂口的形式釋放。由于一支鋼管的冷拔需要一個(gè)從頭到尾拔制的過(guò)程，而這種變形量的差異也會(huì)是一個(gè)從聚集到釋放再聚集再釋放的一個(gè)過(guò)程，所以這種小裂口不會(huì)聚集出現(xiàn)，而是間隔一定的距離，又由于鋼管在加熱、穿軋及冷卻等生產(chǎn)過(guò)程的不盡相同，會(huì)使得小裂口出現(xiàn)的頻率不盡一樣。

毛管在壁厚上產(chǎn)生力學(xué)性能分層的原因：管坯在加熱爐短時(shí)間達(dá)到出鋼溫度，表面及附近區(qū)域勢(shì)必會(huì)存在大量的粗大奧氏體，在出爐的快速冷卻中在表層區(qū)域便會(huì)形成魏氏組織，而外表層在一定溫度下進(jìn)行軋管或定徑，都會(huì)由于形變熱處理而是表層晶粒得到改善，而形成表層組織均勻區(qū)。

7 結(jié)論

（1）35鋼冷拔管所出現(xiàn)的橫裂屬于塑性裂紋。（2）管坯在加熱環(huán)節(jié)由于保溫時(shí)間不夠，致使軋制出的毛管在壁厚方向上出現(xiàn)三層組織、性能均不相同的區(qū)域，拉拔過(guò)程中在相鄰兩層的交界區(qū)域便會(huì)出現(xiàn)應(yīng)力集中，內(nèi)應(yīng)力聚集至一定程度便會(huì)在最薄的表層區(qū)形成裂口以釋放內(nèi)應(yīng)力。（3）在冷拔前增加一個(gè)道次的半品退火即可消除壁厚方向上組織、性能的異向，避免橫裂的發(fā)生。

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