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06Cr17Ni12Mo2 不锈钢管穿孔或膨胀引起分层开裂,不锈钢管厂采取什么措施避免散裂加重。 

发(fa)布时间(jian):2021-06-09


06Cr17Ni12Mo2超(chao)低破裂(lie)奥氏体不锈钢因其价格优势在(zai)(zai)很多应用中成为316L的替代品。 然而,在(zai)(zai)加(jia)工或使用过程中,企(qi)业发现(xian)此类(lei)不锈钢管(guan)在(zai)(zai)钻孔、扩径后出现(xian)分(fen)层(ceng)、开裂(lie).本文通过扫描(miao)电镜(jing)、能谱分(fen)析(xi)等方法对分(fen)层(ceng)开裂(lie)的原因进行了研究,并提出了建(jian)议。

1 实验方法

06Cr17Ni12Mo2不锈钢管扫描电子显微镜/缺陷区域的能谱分析、基体的化学分析和微观结构的金相分析分别进行缺陷取样。

2 实验结(jie)果与讨论

2.1 宏观检查

管(guan)(guan)子缺陷分(fen)离后(hou),裂(lie)纹与(yu)不(bu)(bu)锈(xiu)钢(gang)管(guan)(guan)沿(yan)轴向呈(cheng)45左右(you)分(fen)层(ceng)弯曲,钢(gang)管(guan)(guan)内壁(bi)呈(cheng)灰(hui)褐色,并有因(yin)膨(peng)胀而留下的缺口纵线。管(guan)(guan)道。裂(lie)纹表(biao)面呈(cheng)深灰(hui)色,深部形(xing)状较平坦,裂(lie)纹粗(cu)糙,裂(lie)纹沿(yan)钢(gang)管(guan)(guan)切向和(he)轴向扩(kuo)展,裂(lie)纹表(biao)面与(yu)钢(gang)管(guan)(guan)夹角(jiao)。切线方向。钢(gang)管(guan)(guan)的夹角(jiao)为22.5,但不(bu)(bu)穿透横截面,是典型的内裂(lie)。超(chao)低碳奥(ao)氏体不(bu)(bu)锈(xiu)钢(gang)是一种不(bu)(bu)易变(bian)(bian)(bian)形(xing)的合金。粗(cu)管(guan)(guan)轧(ya)制交叉钻孔时,变(bian)(bian)(bian)形(xing)不(bu)(bu)易深入(ru)深入(ru),塞前各阶段的变(bian)(bian)(bian)形(xing)抗力为(U1+W+2U2)这(zhei)种分(fen)布(bu)会(hui)导致(zhi)金属(shu)表(biao)面进一步(bu)变(bian)(bian)(bian)形(xing)。严重,造成(cheng)内部分(fen)层(ceng)缺陷。此外,当(dang)层(ceng)压(ya)参数设置不(bu)(bu)正确(que)时,腔的形(xing)成(cheng)会(hui)导致(zhi)向内折叠。

2.2 化学(xue)分析

从样品的(de)(de)正常部分取样,对合(he)金(jin)的(de)(de)主(zhu)要元(yuan)素(su)进行化学分析(xi)。见GB/T1220-1992。合(he)金(jin)的(de)(de)主(zhu)要元(yuan)素(su)含(han)量(liang)符合(he)要求,脱层缺陷与(yu)材料中合(he)金(jin)元(yuan)素(su)的(de)(de)异常平均含(han)量(liang)之(zhi)间(jian)的(de)(de)相(xiang)关性可(ke)以被丢弃。

从不锈(xiu)钢(gang)管表(biao)面裂(lie)纹(wen)部分取样,测得该(gai)区(qu)域含碳(tan)量为0.013%,有少量脱碳(tan)。但低(di)于(yu)0.025%的碳(tan)质量分数不足以形成23C6 Cr析出而引(yin)起晶间腐蚀(shi),因此可以排除(chu)局部晶间腐蚀(shi)引(yin)起层状(zhuang)裂(lie)纹(wen)的可能。

2.2 扫(sao)描电镜及(ji)能(neng)谱分析

2.2.1 断口形貌分(fen)析

200倍扫描(miao)电镜显示(shi)的亚层(ceng)低倍形(xing)(xing)态(tai)更平(ping)滑(hua)。 450次(ci)后(hou),裂(lie)(lie)(lie)(lie)纹表面有裂(lie)(lie)(lie)(lie)纹网(wang)(wang)状(zhuang)氧(yang)化层(ceng)。 650次(ci),裂(lie)(lie)(lie)(lie)纹表面的高(gao)温锈(xiu)迹(ji)可以看出表面呈(cheng)平(ping)行条状(zhuang)分(fen)布,不到(dao)1000次(ci)的锈(xiu)迹(ji)裂(lie)(lie)(lie)(lie)纹中可以隐约(yue)看到(dao)金属撕裂(lie)(lie)(lie)(lie)凹(ao)坑的形(xing)(xing)态(tai)。在亚层(ceng)中没有观察到(dao)夹杂物。上述(shu)现(xian)象表明,横(heng)滚(gun)钻后(hou),由于后(hou)孔(kong)扩径全径扩径率高(gao)达46.2%,高(gao)于全径扩径45%的范围。数(shu)据(ju)显示(shi),原始(shi)亚层(ceng)或折叠内(nei)表面的氧(yang)化物发(fa)生(sheng)变(bian)形(xing)(xing)。撕裂(lie)(lie)(lie)(lie)时,初级(ji)裂(lie)(lie)(lie)(lie)纹呈(cheng)网(wang)(wang)状(zhuang),次(ci)级(ji)裂(lie)(lie)(lie)(lie)纹平(ping)行于铰(jiao)孔(kong)拉伸方向。是(shi)纵向裂(lie)(lie)(lie)(lie)纹,在横(heng)轧和(he)钻孔(kong)时形(xing)(xing)成(cheng)崩刃(ren)或向内(nei)弯曲,崩刃(ren)不是(shi)钢材(cai)造成(cheng)的。

从基体(ti)截面(mian)(mian)的(de)(de)X射(she)(she)线(xian)能(neng)谱曲(qu)线(xian)可以看出。除了主要的(de)(de)Fe 峰(feng)线(xian)和常规元(yuan)素Cr、Ni、Mo、Mn、Si、P 峰(feng)线(xian)外,还(hai)有Cu 峰(feng)线(xian)。分析(xi)表明(ming),铜是(shi)(shi)由管坯连铸结(jie)晶器渗入造(zao)成的(de)(de)。切屑(xie)表面(mian)(mian)的(de)(de)X射(she)(she)线(xian)能(neng)谱分析(xi)显示O(约(yue)26%)、Cr(约(yue)37%)、Mn(约(yue)17.2%)、Fe(约(yue)14.7%)、Ni(约(yue)2.3%)等峰(feng)线(xian)表明(ming)该物(wu)质在高温下是(shi)(shi)层状金属表面(mian)(mian)的(de)(de)氧化(hua)物(wu)。

在交叉辊钻孔过程中发现了螺旋分层开裂。材料在螺旋推进、径向压缩和塞子夹紧的条件下形成局部分层。变形区的交变应力和管壁的反复弯曲不断扩大子层并撕裂空腔。此时裂纹的角度应与交叉层压板的螺旋角有关。图中层状裂纹的陡峭程度较大,这是管材随后在两道次中拉伸膨胀的结果。不锈钢管内表面在胀管芯轴的作用下受到径向压缩和轴向摩擦。能促进网状裂纹的扩大,裂纹表面在高温下进一步氧化,不能焊接。

2.21 拉伸断(duan)裂(lie)分析

对试样进行轴向拉伸试验,观察和分(fen)析其断裂形态(tai)。图5为管壁内(nei)横(heng)截(jie)面(mian)(mian)的低倍形貌(mao),横(heng)截(jie)面(mian)(mian)类似于木纹(wen),孔洞呈鱼(yu)嘴状分(fen)布。高倍镜(jing)下可以(yi)看到孔壁表面(mian)(mian)比较光(guang)滑,有平行条纹(wen),可以(yi)看到小撕(si)裂凹坑的形状。

不锈钢(gang)管外(wai)壁断面(mian)呈(cheng)低倍(bei)(bei)形貌,断面(mian)分布有点(dian)状(zhuang)空(kong)腔,空(kong)腔内有第(di)(di)(di)二(er)个颖片状(zhuang)相(xiang)。图8 显示了(le)同(tong)一(yi)区域(yu)的(de)高(gao)倍(bei)(bei)结构。该区域(yu)的(de)大部分裂(lie)缝(feng)为凹坑(keng)。由(you)“微孔聚集”断裂(lie)机(ji)制引起的(de)纤维区断裂(lie)明(ming)显,第(di)(di)(di)二(er)相(xiang)位(wei)于空(kong)腔一(yi)侧(ce),表明(ming)第(di)(di)(di)二(er)相(xiang)相(xiang)对韧性。裂(lie)纹的(de)运动有铆钉的(de)作用,金属的(de)变形向一(yi)侧(ce)流动,符合(he)横轧和钻孔时附加剪切(qie)变形的(de)规(gui)律(lv)。

从断口形貌(mao)对(dui)比(bi)可(ke)以看出,不(bu)(bu)锈钢(gang)管(guan)的(de)(de)内(nei)(nei)外腔形状不(bu)(bu)同,内(nei)(nei)腔在(zai)切线方向较长(zhang)(zhang),说明内(nei)(nei)部金属发生较大(da)变形。热操作。变形过(guo)程(cheng)(cheng),比(bi)外层(ceng)金属更容(rong)易形成分(fen)(fen)层(ceng)。由于奥氏(shi)体(ti)不(bu)(bu)锈钢(gang)的(de)(de)宽(kuan)(kuan)度较大(da),是碳(tan)钢(gang)的(de)(de)1.351.5倍,在(zai)连(lian)铸(zhu)管(guan)坯斜轧和钻孔(kong)过(guo)程(cheng)(cheng)中,变形区的(de)(de)最大(da)椭圆率系数为1.051.10是合理的(de)(de)范围。分(fen)(fen)层(ceng)的(de)(de)形成有不(bu)(bu)同的(de)(de)影响。上头部穿孔(kong)区金属变形率大(da),动态再结(jie)晶不(bu)(bu)足会导致对(dui)分(fen)(fen)层(ceng)敏感。此时孔(kong)型椭圆系数过(guo)大(da),容(rong)易造成管(guan)壁过(guo)度弯曲。这些长(zhang)(zhang)孔(kong)非常长(zhang)(zhang)。易膨胀(zhang)连(lian)接,形成内(nei)(nei)部分(fen)(fen)层(ceng)缺陷。因(yin)此,在(zai)不(bu)(bu)影响二次咬(yao)合的(de)(de)前提下,应调整(zheng)该段导板的(de)(de)开度,以达到足够的(de)(de)宽(kuan)(kuan)度限制。

2.3 金相分析

图9 为采样的(de)(de)(de)主体(ti)内圆(yuan)区域的(de)(de)(de)高倍金相组织。可(ke)以看(kan)出,铁(tie)素(su)体(ti)在轴(zhou)向和切(qie)线(xian)方向呈(cheng)条(tiao)状(zhuang)分(fen)布,含量为1.0。横截面样品取自裂(lie)(lie)纹(wen)部(bu)分(fen)。如图的(de)(de)(de)裂(lie)(lie)尾形态显示(shi),裂(lie)(lie)纹(wen)呈(cheng)断续分(fen)层,末端呈(cheng)圆(yuan)形,局部(bu)裂(lie)(lie)片两侧(ce)有组织。表现出独立的(de)(de)(de)流(liu)变学。由(you)于Fe-Cr-Ni系合金中含有高温铁(tie)素(su)体(ti),对不锈钢的(de)(de)(de)力学性能有不利影响,会促进不锈钢的(de)(de)(de)热(re)裂(lie)(lie)倾向。图中可(ke)以看(kan)到沿(yan)铁(tie)氧(yang)体(ti)条(tiao)带的(de)(de)(de)贯通(tong)裂(lie)(lie)纹(wen),说明剥落的(de)(de)(de)产(chan)生与铁(tie)氧(yang)体(ti)的(de)(de)(de)结构有关。

3 结束语(yu)

(1) 06Cr17Ni12Mo2不锈(xiu)钢管在斜轧和钻(zuan)孔(kong)(kong)过程中发生(sheng)剥落,并在随后的铰孔(kong)(kong)和成形过程中发生(sheng)膨胀(zhang)。

(2)在进行两辊(gun)交叉辊(gun)钻(zuan)孔时,毛细管内部(bu)比外部(bu)更容易分离。

(3)分(fen)层开裂对横辊钻具设置参数(shu)较为敏感,应(ying)特别注意调整头部的(de)导程角和前伸,避免形(xing)成空腔。

(4)交叉穿孔椭圆度系数(shu)过大,会加(jia)剧内部分层。应注(zhu)意控制横向变形(xing)。特别是(shi)穿孔带的椭圆度系数(shu),建议1.05。以免加(jia)重分层。

(5) 条状(zhuang)铁(tie)素体在交(jiao)变应力(li)(li)和附加应力(li)(li)的作(zuo)用(yong)下会引起散裂(lie)。


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