20G高压锅炉管压扁开裂原因分析.pdf

第 3 2卷第 1 期 2 0 1 0年 2月 四川冶金 S i c h u a n Me t a l l u r g y Vo I ． 3 2 N0 ． 1 Fe b．， 2 01 0 2 0 G高压锅炉管压扁开裂原 因分析 严军山 ， I H 攀钢集团成都钢钒有限公司 ， 成都6 1 0 3 0 3 【 摘要】 2 0 G厚壁高压锅炉管在按标准要求进行压扁检测时出现批量开裂现象， 对其断口形貌、 化学成分、 力学性能、 显微组织等进行检测， 结果表明开裂是由于热处理工艺不当， 铁素体没有完全奥氏体化所致， 对此类厚 壁高压锅炉管提出了相关切实可行的热处理工艺措施。 【 关键词】 2 0 G高压锅炉管压扁开裂原因分析 CRACK】 [NG ANALYS I S I N FLATTEN G TES T FoR 2 O G HI GH PRES S URE BOI LER PⅡ ES Y a n J u n s h a n P a n g a n g G r o u p C h e n g d u S t e e l V a n a d i u m C o ． ， L t d ， C h e n g d u 6 1 0 3 0 3， C h i n a [ Ab s t r a c t ] A f t e r fl a t t e n i n g t e s t w a s p e r f o r me d o n 2 0 G h i g h p r e s s u r e b o i l e r p i p e s a c c o r d i n g t o r e l e v a n t s t a n d a r d s ， c r a c k s we r e f o u n d a q u a n t i t y o f p i p e s ．B y i n s p e c t i n g f r a c t u r e s h a p e s ， c h e mi c a l c o mp o s i t i o n s ， me c h a n i c a l p r o p e r t i e s a n d mi c r o s t r u c t ur e s， t h e c a us e f o r c r a c k i n g wa s r e v e a l e d a s a n i n a p p r o p r i a t e h e a t t r e a t me n t p r o c e s s w h i c h r e s u h e d i n i n c o mp l e t e a u s t e n i z a t i o n o f f e r r i t e ． T h e n a n a p p l i c a b l e h e a t t r e a t me n t p r o c e s s for t h i s typ e o f h e a v y w a l l thi c k n e s s h i g h p r e s s u r e b o i l e r p i p e s i s p u t f o r w a r d ． [ Ke y wo r d s ] 2 0 G h i g h p r e s s u r e b o i l e r t u b e ， fl a t t e n i n g ， c r a c k i n g ， c a u s e a n a l y s i s 1 前言 攀 成 钢 金 堂 分 公 司 按 管 坯一酸 洗一冷 轧 拔 一热处 理一矫 直一检测探 伤包装工 艺流 程生产的 8 3， lc 1 4的无缝钢管 ， 按 G B 5 3 1 0 - - - 9 5中压 扁公式 H 1a s ／ aS ／ D计算后 ， 在液压压 扁机上进行检测 ， 出现批量试样开裂， 如 图 1所示 ， 下面笔者就其开裂原因进行分析。 图 1 作者简介 严军山， 男 ， 工程师。 2 理化检测 2 ． 1 宏观 断 口检 测 对试样进行宏观检测 ， 如 图 2所示断 口总体分 布近似直线 ， 且断 口平直 ， 呈银灰色 ， 具有强烈的金 属光泽 ， 有明显的结晶颗粒。 图2 断口宏观形态 2 ． 2 化学成份检测 在断裂试样上 ， 取样进行化学成份分析其结果 符合标准要求见表 1 。 4 8 四川冶金 第 3 2卷 化学成份符合 G B 5 3 1 0 1 9 9 5中2 0 G高压锅炉 无缝管成份要求 。 2 ． 3 力学性能检测 按相关规定进行力学性能检测其结果如表 2所 示 。 表 2 力学性能检测结果 l O O x 屈服强度较 高平 均为 4 3 5 M P a ， 延伸 率平 均仅 为 2 0 ％ ， 低于标准植 ， 屈强 比较高为 0 ． 9 1 。 2 ． 4金相 检验 在断 口试样上取纵 向金相试样在 ⅪP ．3 0型 显微镜下观察如图 3所示 。 晶粒度 7 _7 ． 5组织为 FP有明显带状组织 ， 铁素体与珠光体分布不均匀， 铁素体晶粒拉长变形 呈非等轴状， 且铁素体晶粒内有不规则的白亮小块。 查阅相关资料 ， 将 原管材按 8 9 0 C 4 5 mi n空 冷工艺重新热处理后 ， 测其各项力学性能指标和显 微组织如表 3和图4所示。 图 3 断 口处显微组 织形态 图 4 正火后显微组织形态 第 1期 S i c h u a n Me t a l l u r g y 表 3 力学性能检 测结果 晶粒度 8 8 ． 5组织 FP铁素体及珠光体分 布均匀， 铁素体呈等轴状。 3分析与讨论 从理化检测结果可知， 该批高压锅炉无缝管压 扁开裂与材质化学成份无关 ， 而从上述重新热处理 后的各项检测指标可知， 其开裂原因是 由于热处理 工艺不当而造成的。 由断 口形貌特征可知此开裂是属于脆性断裂 ， 又由显微组织形态铁素体晶粒相对较大且沿轴 向被 拉长变形呈非等轴状不均匀分布等特征可知该样是 由于正火时温度偏低或保温时间不够， 使部分铁素 体没有完全奥 氏体化 ， 致使所获 的奥 氏体组织不是 很细小 、 均匀、 稳定。 在通常情况下奥氏体 向铁素体转变过程中， 铁 素体晶粒优先在原奥氏体 晶界上形核 ， 且原奥氏体 晶界在整个晶体体积 中所 占的比例大小将直接影响 到铁素体形核点的多少， 相同体积下， 奥氏体晶粒越 细 ， 晶界所 占的比例越大， 相变时铁素体的形核点越 多 ， 相变后所获得的铁素体晶粒就越细此时将具有 最佳的屈服强度、 抗拉强度的匹配以及良好的塑韧 性指标 ， 由此可见相对粗大、 不均匀、 不稳定 的奥氏 体组织转变成的铁素体形核点少 ， 相变后所获得 的 铁素体晶粒相对粗大 ， 强度塑韧性指标也就差 ； 另外 正火时铁素体没有完全奥氏体化导致在轧 拔 工 艺过程所产生的晶体缺陷如位错、 晶格畸变、 滑移等 没有消除， 从而产生 了高残余应力。在进行压扁工 艺检测时 ， 在上下压板的作用下试样受到了径 向剪 应力。高残余应力与剪应力相互叠加超过在 H 1 a s ／ a S ／ D 时材质塑性变形 的应力极限而 开裂。 4 结论与建议 综合以上分析， 该批 2 0 G高压锅炉管压扁开裂 是由于热处理工艺不当铁素体没有完全奥氏体化所 致。 为了有序、 合理的生产， 避免再出现类似的现 象， 建议 1 严格坚持按炉送钢 2 严格执行热处理工艺制度 3 对厚壁管要与薄壁管热处理工艺要有所不 同， 适 当延长其保温时间。 参考文献 1 ． 朱伏先 ， 赵乾 ， 等． 消除 2 O钢无缝钢管冷弯成型角裂的预处理工艺 试验 [ J ] ． 钢管 ， 2 0 0 7 ， 3 6 1 2 1～ 2 5 ． 2 ． 曹志坚． 对优质碳素结构钢力学性能不合格原因的初探[ J ] ． 理化 检测 ， 1 9 9 0 ， 2 6 4 5 5～ 5 6 ． 简讯 蒂森克虏伯意大 利不锈钢线投产 蒂森克虏伯公 司在意大利特尔尼的钢厂经过调试已经进入生产。 去年底， T e n o v a 得兴 已经成功调试蒂森克虏伯 T h y s s e n K r u p p 在意大利特尔尼的用于处理热轧、 冷轧不锈钢板的退火 和酸洗线 命名为4号 。据悉， 2 0 0 8年年中， 特 尔尼 T h y s s e n K r u p p A c c i a i S p e c i a l i 公司要求T e n o v a 板带处理线把该公司的4 号不锈钢退火和酸洗线从意大利都灵转移到特 尔尼。除整线技改外， 在工艺段也由T e n o v a L O I I t a l i m p i a n fi对处理炉进行了升 级 改 造 。 基于两家公司长期持久的合作 特别是在不锈钢领域 ， 该项目确认 了蒂森克虏伯对得兴公司的信心。 摘 自中国钢铁新闻网