吳國強 王小剛 劉光運
摘 要:采用直縫焊管經過調質熱處理生產API5CT鋼級的高抗擠毀石油套管,在對焊縫部位進行壓扁試驗的過程中,焊縫部位(即90°位置)沿縱向開裂,壓扁試驗失效。
關鍵詞:石油套管;焊管;焊縫;壓扁;失效
1 概述
近期,采用直縫焊管生產的鋼級為TPHCP110石油套管,鋼號為27Mn6、爐號為9410043,規(guī)格為Ф193.68×9.52mm,在對焊縫部位進行壓扁試驗的過程中,焊縫部位沿縱向開裂。為查明焊管開裂的原因,取四個帶有不同程度開裂的壓扁試樣缺陷的樣管進行分析,同時取一段完整的樣管進行對比分析。
2 分析研究
2.1 宏觀觀察和取樣
送檢的四個壓扁試樣焊縫部位均有不同程度開裂,開裂嚴重的裂紋沿縱向穿透整個試樣,裂紋開口較寬;開裂輕微的在試樣中部的焊縫處有一條細小的裂紋。壓扁試驗焊縫部位開裂宏觀形貌如圖1、圖2。在開裂最嚴重的試樣(1#)和開裂最輕微的試樣(2#)上的焊縫部位各取三塊金相試樣進行分析,在焊縫附近取一塊化學試樣進行成分分析。同時在完整的樣管(3#)上的焊縫部位、遠離焊縫180度部位分別取一塊試樣進行金相對比分析。
2.2 化學分析
2.3 金相分析
拋光后橫向觀察:1#試樣橫截面焊縫部位外壁缺陷是深6.6mm的大裂紋,裂紋開口較寬,垂直于表面分布,裂紋周圍無夾雜物偏聚,在焊縫部位未發(fā)現(xiàn)焊接缺陷以及管體表面原始缺陷;2#試樣橫截面焊縫部位外壁缺陷是深約0.6mm裂紋,裂紋垂直于表面分布,裂紋周圍無夾雜物偏聚,在焊縫部位未發(fā)現(xiàn)焊接缺陷以及管體表面原始缺陷。拋光態(tài)1#試樣橫截面焊縫部位外壁裂紋局部形貌如圖3所示,2#試樣橫截面焊縫部位外壁裂紋局部形貌如圖4所示。
腐蝕后觀察:1#試樣橫截面焊縫部位組織為回火索氏體+網狀鐵素體+回火貝氏體,裂紋沿焊縫分布,其中網狀鐵素體含量較多,網狀鐵素體沿焊縫徑向分布,裂紋分布在鐵素體帶上,1#試樣橫截面外壁裂紋周圍組織局部形貌見圖5、局部放大形貌見圖6;2#試樣橫截面焊縫部位組織為回火索氏體+網狀鐵素體+回火貝氏體,網狀鐵素體含量較1#試樣的要少,同樣裂紋沿焊縫分布,2#試樣橫截面外壁裂紋周圍組織局部形貌見圖7;3#試樣焊縫部位組織同樣為回火索氏體+網狀鐵素體+回火貝氏體,3#試樣焊縫部位組織局部放大形貌見圖8。
對比分析3個試樣焊縫部位的組織以及遠離焊縫部位的基體組織,發(fā)現(xiàn)焊縫部位均有大量網狀鐵素體,基體部位近外壁也有較多的網狀鐵素體,中部及近內壁組織幾乎都是回火索氏體。遠離焊縫部位基體近外壁組織局部放大形貌見圖9,近內壁組織局部放大形貌見圖10。
3 結束語
(1)樣管的化學成分分析結果未見異常。(2)樣管基體部位的夾雜和晶粒度正常。(3)樣管基體近外壁組織為回火索氏體+網狀鐵素體+回火貝氏體,中部及近內壁組織為回火索氏體。焊縫部位組織同樣為回火索氏體+網狀鐵素體+回火貝氏體。(4)樣管焊縫開裂部位無夾雜物偏聚,未發(fā)現(xiàn)焊接缺陷以及管體外壁原始缺陷,嚴重開裂的1#試樣裂紋深6.6mm,輕微開裂的2#試樣裂紋深0.6mm。1#試樣裂紋周圍組織有較多的網狀鐵素體,2#試樣裂紋周圍組織網狀鐵素體含量相對較少。(5)從樣管焊縫部位開裂的宏觀形態(tài)和微觀組織特征判斷:焊管壓扁試驗焊縫部位開裂可能與焊縫部位組織有關,即焊縫部位網狀鐵素體含量較多。