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20#无缝钢管开裂原因分析

今天在查看本站的微信公众号steeltuber是 看到有一位粉丝问道“20#精密无缝管开裂是什么原因”?如下图:

20号精密无缝管开裂是怎么原因

那好,我们今天就来说说钢管开裂的原因。下方文章是公司质量检验部门多年前的一份分析报告,我们就从这份报告讲起:

[摘要] 20#无缝钢管按工艺要求进行冷弯成型时发生断裂开裂。对其断口开裂处材料的化学成分、力学位能和显微组织进行分析。结果表明, 冷弯制断裂属于终轧温度偏低所致。针对冷弯制断裂开裂情况提出一些预防改造措施。

[关键词] 20# 无缝管冷弯 断裂 开裂 温度 残余应力

20#无缝钢管开裂原因分析

INVESTIGATION OF RUPTURE OF SEAMLESS TUBE IN STEEL 20# DURING COLD - BENDING PROCESS

[ Abstract ] Rupture occurred with the seamless tuhe in Steel 20 # during cold-hending formation process. Analysis are made to 由e rupture and chemical composition , mechanìcal properties and microstructure of the material. The outcome shows that the said rupture is caused hy rather low final rolling

temperature. Accordingly , preventive actions are proposed.

[ Key wordsJ seamless tuhe in steel 20# , cold-hending , rupture , temperature , residual stress

公司生产的一批 Φ76×5、20#、GB/T8163 的无缝管,供给用户后,用户在按工艺要求进行冷弯成型时,其中有三支钢管弯到大约150°角时,发生断裂开裂,断口如下 图1和图2所示。用户当即将断裂的管段发回公司。为查明原因,对该节管段进行了试验、分析。


20#无缝管冷弯开裂原因分析图1.jpg20#无缝管冷弯开裂原因分析图2.jpg

1 理化检验

(1) 观察断口,在弯制时受拉应力的区域,钢管壁厚减薄,表明其存在塑性变形,但放射线很短,剪切区较长,表明塑性变形不足。

(2) 在该节钢管上取化学成分分析试样,分析结果见表1。

表1-20#无缝钢管化学成分.jpg

化学成分符合GB/T8163中关于20#钢化学成分规定要求。

(3 )在接近断口位置取拉伸试样,进行拉伸试验,其力学性能检测结果见表2。

表2-20#无缝钢管力学性能检验结果.jpg

由表2可见,3批材料试样的屈服强度均较高,抗拉强度已接近标准值上限,伸长率远低于标准值,屈强比相对较高。

(4) 在接近断口位置取纵向金相试样进行显微组织观察,其组织如图3和图4所示。

图3-4显微组织.jpg

晶粒度:6~7 级,组织:F+P ,无明显魏氏组织。铁素体及珠光体分布不均匀,珠光体团的直径差较大,形状很不规则,且团界周边过渡部分存在尖锐锋角,有部分铁素体沿纵向呈长条针状分布。

(5) 把近断口位置的剩余管段约3∞ mm 长进行910℃、25min 保温正火处理。

取拉伸试样检验,其结果如表3。

表3-20#无缝钢管力学性能检测结果.jpg

由表3可见,重新正火处理后,试样的屈服强度及抗拉强度均恢复到正常水平,伸长率达到28% 左右,满足标准中A≥20% 的规定,屈强比亦相对较低。

(6) 在正火管段上取纵向金相试样,进行显微组织观察如下图5和图6。

图5-6显微组织.jpg

晶粒度:8.5~9.5 级,组织:F +P 。呈等轴状均匀分布,珠光体团直径相差不大,形状规则,周边平直,无尖锐锋角,铁素体的颗粒大小也较均匀,无明显沿纵向呈长条针状分布的特征。

2 分析与讨论

从理化检验结果可知,该20#无缝管仅仅从化学成分,显微组织是符合技术要求的,但从力学性能检测与显微组织特征对比可知,该20#无缝管冷弯断裂与热处理工艺有关。

查生产原始记录,此批钢管为热轧出成品管材,这符合上述图3 、4 所示金相组织显示的部分特征(晶粒度较正常正火组织粗大,珠光体团存在尖锐锋角,铁素体沿轧制方向被拉长等)。查检验原始记录,此批钢管拉伸性能一次性检验合格,无复验记录,其拉伸性能原始记录为: Rel:395/415 MPa , Rm:525/515 MPa,A:24%/27% 0 结合用户在使用中仅出现三支钢管弯曲断裂的现象,证明该批管子在生产中有部分是属于非正常状态。

由图3 、4 所示的组织特征以及上述原始记录可知,该支管子在热轧过程中,终轧温度偏低,即在Ar3 以下的两相区,由于在该两相区内,奥氏体化不完全,导致最后终轧变形引起的金属晶体学缺陷如位错、晶格畸变等产生的残余应力,而后序过程又无法通过回复、再结晶来消除。换言之:加工过程引起的金属材料的强化与硬化不能得到消除,最后又没

有进行适当的正火,导致该支管子最终处于高残余应力状态。

然而该支管子在高残余应力状态下,当受到方向一致的弯制拉应力时,残余应力与正常的拉应力相叠加,致使某些局部应力极大,以致使管材在不大的外力作用下产生微裂纹,使管材早期断裂。

3 结论与建议

综合以上分析,该20#无缝管冷弯断裂是由于热轧过程中终轧温度偏低产生了高残余应力,在按工艺冷弯制成型时产生的拉应力与其叠加,致使该管断裂。为避免同类质量问题发生建议: 

(1 )在钢管轧制过程中,严格控制终轧温度,避免在Ar3 以下的两相区轧制;

(2) 果由于控制不当,已经出现同类现象,由上述正火处理后的拉伸性能及金相组织可知,对于低碳钢而言:将轧制出的成品管进行一次910℃正火处理,即可使屈强比降低,伸长率显著提高,从而可保证产品在塑性变形过程中抗细变薄能力提高,冷成性能力增强而达到标准规定的性能要求。

参考文献

1.朱伏先,赵乾等.消除20钢无缝钢管冷弯成型角裂的预处理工艺试验[J]. 钢管, 2007,36(1) :21-25


以上的分析报告针对的是热扎无缝钢管的开裂的原因进行了分析,针对无缝钢管精密管精轧管 我们也可以用同样的道理来分析其原因。

20#精密无缝管开裂是什么原因

钢管发生了开裂现象,最最主要的原因是其内部产生了内应力,其在后期使用或加工过程中的某个时刻 触发了这个应力 如果钢管的基材没有问题 建议进行热处理 如退火 精密钢管进行无氧退火处理 达到消除其内应力的目的。

另外还有一种原因 就是钢管的材料是有问题的 可能是 劣质的钢材 其内部的非金属夹杂太多 导致材料很不稳定,非常容易开裂。

20#无缝钢管开裂原因分析
▲钢管内部的细裂纹

还有一种可能 就是材料也没有问题,精密钢管的生产过程存在问题 最最主要的原因 可能就是  为了所谓的降低成本 钢管轧制时 使用了强化工艺,两道 甚至三道的工艺 被并成一道轧制完成 导致钢管内部产生了细裂纹 这样的钢管是非常容易开裂的。


钢管的生产 是一个严谨的过程,不可以马虎大意,所以要认真对待,不要为了一点点的小利益,自欺欺人。到头来 倒霉的还是自己。

如果这篇文章对这位粉丝有用,希望你分享给你们朋友们。

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对于钢管开裂 还有什么原因, 希望给我们留言 大家一起讨论讨论.

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