摘 要：作為鋼鐵生產(chǎn)和需求大國，鋼材質(zhì)量的好壞直接影響各行各業(yè)的建設(shè)和發(fā)展。鋼管作為建筑構(gòu)建的基本建材，一般通過焊接壓扁試驗(yàn)、力學(xué)拉伸試驗(yàn)和高溫疲勞試驗(yàn)等測(cè)試手段，檢驗(yàn)焊接鋼管質(zhì)量水平的高低。其中焊接鋼管壓扁試驗(yàn)是檢測(cè)較為準(zhǔn)確的手段之一，可以快速得出檢驗(yàn)結(jié)果，通過觀察壓扁后鋼管的開裂和形變程度，進(jìn)行定量檢測(cè)分析。然而，在實(shí)際檢測(cè)的過程中對(duì)于焊接鋼管壓扁試驗(yàn)性能測(cè)試中開裂的程度不同，需要進(jìn)一步探究原因，指導(dǎo)鋼管生產(chǎn)和鍛造，進(jìn)而不斷提升我國鋼管制備控制工藝水平。

關(guān)鍵詞：鋼管焊接；壓扁試驗(yàn)；原因研究；開裂分析

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.09.035

隨著我國能源工業(yè)的快速發(fā)展，鋼管在我國油氣運(yùn)輸、生活污水收集、城市給水排水工程以及機(jī)械設(shè)備制造等方面應(yīng)用越來越廣泛。為了充分滿足不同行業(yè)鋼管應(yīng)用不同的物理和化學(xué)性能要求，生產(chǎn)抗震、抗壓、抗裂的特種需求鋼管，在進(jìn)行焊接鋼管壓扁試驗(yàn)過程中，發(fā)現(xiàn)鋼管存在不同程度的開裂現(xiàn)象，導(dǎo)致鋼管銷售量急劇下降，嚴(yán)重阻礙了相關(guān)行業(yè)的發(fā)展與進(jìn)步。本文淺析了影響鋼管壓扁試驗(yàn)結(jié)果的因素，針對(duì)焊接鋼管壓扁試驗(yàn)開裂的具體原因，提出了相應(yīng)的解決策略。

1 影響焊接鋼管壓扁試驗(yàn)結(jié)果的因素

1.1 鋼管材料質(zhì)量的影響

焊接鋼管的壓扁試驗(yàn)結(jié)果對(duì)于鋼管物理、化學(xué)等綜合性能指標(biāo)的評(píng)價(jià)意義重大。對(duì)于結(jié)果的準(zhǔn)確性是由鋼管材料質(zhì)量決定的，所以對(duì)于壓扁試驗(yàn)結(jié)果影響最大。鋼管一般根據(jù)碳含量的不同稱為生鐵、熟鐵和鋼鐵。其中生鐵的碳含量最高，約占整體質(zhì)量的4%左右。生鐵在壓扁試驗(yàn)過程中容易斷裂，因此，其強(qiáng)度和柔韌性較差。熟鐵的碳含量降低2%左右，具有一定的延展性，容易加工，在壓扁試驗(yàn)測(cè)試中，容易出現(xiàn)局部開裂。鋼鐵一般不開裂。

1.2 壓扁試驗(yàn)裝備的影響

對(duì)于焊接鋼管壓扁試驗(yàn)，不同地區(qū)采用的試驗(yàn)裝備不同，壓扁試驗(yàn)處理方法存在一定的差別。目前，較為普遍的壓扁焊接鋼管測(cè)試是采用兩端壓扁法，通過萬能試驗(yàn)機(jī)或壓力拉伸機(jī)，對(duì)于焊接鋼管試樣的兩端進(jìn)行開裂試驗(yàn)。然而，一些地區(qū)采用焊接鋼管中端壓扁試驗(yàn)測(cè)試，這就使得不同擠壓量和擠壓部位的差異引起壓扁試驗(yàn)結(jié)果的不同。經(jīng)過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，采用德國或日本制造的壓扁試驗(yàn)裝備檢測(cè)結(jié)果更趨于真實(shí)值，檢測(cè)方法簡單高效。

1.3 壓扁試驗(yàn)人員操作的影響

壓扁試驗(yàn)人員操作對(duì)于焊接鋼管試驗(yàn)結(jié)果的影響主要由兩個(gè)方面產(chǎn)生：一方面，壓扁裝備操作人員素質(zhì)和能力不同。對(duì)于操作能力較強(qiáng)的人員，獲得的焊接鋼管壓扁試驗(yàn)結(jié)果越準(zhǔn)確，對(duì)于試樣的選擇更具代表性，可以科學(xué)評(píng)價(jià)焊接工藝水平和鋼管生產(chǎn)制造水平。另一方面，操作不規(guī)范引起的結(jié)果誤差。具有相同水平的壓扁試驗(yàn)檢測(cè)人員，由于壓扁試驗(yàn)設(shè)計(jì)的操作順序較多，不同的操作習(xí)慣對(duì)于焊接鋼管的試驗(yàn)結(jié)果影響較為明顯。

2 焊接鋼管壓扁試驗(yàn)開裂的具體原因探究

2.1 焊接鋼管材質(zhì)差別大

鋼鐵根據(jù)不同的鍛造溫度分為體心立方晶體結(jié)構(gòu)的α鐵、面心立方晶體結(jié)構(gòu)的β鐵和體心立方雙錐晶體結(jié)構(gòu)的γ鐵。我們對(duì)于不同開裂程度的焊接鋼管材質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)分析發(fā)現(xiàn)，α鐵開裂程度最大，開裂斷面成縱裂紋；β鐵也存在一定的開裂現(xiàn)象，但是裂紋成橫向分布；鋼鐵中γ鐵的成分比重越大，開裂程度越小，對(duì)于鋼管的整體性能提升越有益。

2.2 焊接鋼管中存有雜質(zhì)

對(duì)于一些鋼材材質(zhì)較好的鋼管開裂原因探究發(fā)現(xiàn)，斷面層含有一定含量的硫化物或氯化物。而硫化物雜質(zhì)普遍存在與開裂鋼管中，由于其屬于鋼鐵內(nèi)部雜質(zhì)，在進(jìn)行壓扁試驗(yàn)過程中，由于需要高溫測(cè)試，嵌入內(nèi)部的硫化物會(huì)析出，將其余部分的鐵共同體隔開，在冷卻后形成裂紋。同時(shí)，硫與鐵在相同溫度下膨脹收縮系數(shù)不同，通過開裂釋放內(nèi)在應(yīng)力。

2.3 鋼管焊接條件控制弱

經(jīng)過實(shí)際分析，鋼管焊接條件控制水平直接影響開裂與否及開裂程度的強(qiáng)弱。由于鋼管焊接是在一定溫度下進(jìn)行的，溫度的高低對(duì)于焊縫的質(zhì)量影響重大。焊接鋼管溫度過高，致使鋼管焊縫處鋼鐵熔化面積增加，在進(jìn)行壓扁試驗(yàn)時(shí)，可承受的壓力大大降低，容易出現(xiàn)開裂現(xiàn)象。除此之外，焊接時(shí)擠壓量也對(duì)壓扁試驗(yàn)開裂與否有關(guān)。

3 解決策略

3.1 完善鋼管生產(chǎn)工藝控制

對(duì)于焊接鋼管的壓扁試驗(yàn)方案的選擇，要以性能需求為導(dǎo)向，嚴(yán)格控制鋼管生產(chǎn)工藝，從源頭提升鋼管的物理化學(xué)性能，減少焊接鋼管在壓扁試驗(yàn)的開裂機(jī)率。一方面，加強(qiáng)鋼管成分的比例混合研究。通過不同材質(zhì)成分的結(jié)果建立相應(yīng)的物理化學(xué)性能指標(biāo)，為日后開展壓扁試驗(yàn)提供科學(xué)標(biāo)準(zhǔn)。一方面，提升鋼管的鍛軋工藝水平。及時(shí)采用先進(jìn)的鋼材生產(chǎn)設(shè)備和工藝。

3.2 加強(qiáng)鋼管中雜質(zhì)預(yù)處理

對(duì)于雜質(zhì)引起的焊接鋼管出現(xiàn)的開裂，可以通過化學(xué)處理法，加強(qiáng)雜質(zhì)前期處理。首先，在選礦時(shí)，進(jìn)行成分分析，及時(shí)利用氧化還原或高溫煅燒去除硫化物和氯化物。其次，在煉鐵時(shí)，加強(qiáng)鋼鐵成分的檢測(cè)力度，在處理過程中，及時(shí)將雜質(zhì)去除。最后，鋼鐵在成型時(shí)，要避免引入其他雜質(zhì)?？梢猿浞掷昧蚧锖吐然锏幕瘜W(xué)特性，有針對(duì)性的選擇去除工藝。

3.3 提升鋼管焊接工藝水平

前文已經(jīng)提到，焊接工藝水平的高低也會(huì)直接影響在進(jìn)行壓扁試驗(yàn)過程中是否開裂。一方面，優(yōu)化現(xiàn)有的焊接技術(shù)，根據(jù)性能指標(biāo)和實(shí)際需求，建立完善的鋼管焊接工藝解決方案。一方面，加大焊接條件的精確控制。根據(jù)焊接技術(shù)現(xiàn)狀，實(shí)現(xiàn)焊接溫度和焊接擠出量的科學(xué)控制，保證焊接處不會(huì)因?yàn)橥饨缡芰Χ_裂。進(jìn)而提升焊接鋼管的耐壓能力和可加工能力。

4 結(jié)論

鋼管應(yīng)用在鋼材市場上發(fā)揮著重要作用，鋼管焊接壓扁試驗(yàn)檢測(cè)分析，有利于進(jìn)行開裂原因探究。希望通過本文，讀者對(duì)于焊接鋼管壓扁試驗(yàn)中開裂有一個(gè)系統(tǒng)的認(rèn)知，根據(jù)影響鋼管性能的因素和開裂具體原因，合理采取改進(jìn)措施，提升鋼管焊接和制造水平。

參考文獻(xiàn)：

[1]馮敏.Q235B在ERW鋼管生產(chǎn)中壓扁試驗(yàn)開裂的原因分析[J].中國科技縱橫，2014（11）.

[2]王偉勛.焊接鋼管壓扁試驗(yàn)開裂原因分析[J].南方金屬，2015（06）.

作者簡介：劉星娟（1969-），女，山東安丘人，大專，研究方向：機(jī)械設(shè)計(jì)。