钢棒穿孔的质量缺陷对不锈钢管性能的影响有哪些

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钢棒穿孔的质量缺陷对不锈钢管性能的影响有哪些

钢棒穿孔的质量缺陷对不锈钢管性能的影响有哪些

来源:浙江至德钢业有限公司发布:2019-11-25 00:44:28类别:不锈钢材料

  从不锈钢管缺陷附近取样进行化学成分分析,按照国家标准在德国公司生产的直读光谱仪上进行分析,双方协议值及试样实际化学成分如表所示。由表可见不锈钢棒的化学成分控制完全满足技术协议要求,从残余元素分析,影响材料脆性的磷、硫、氧等元素含量控制较低,另铜、砷、锡等元素含量控制极低,因此不会产生晶界偏析造成晶间脆性断裂,而影响轴承钢棒的穿孔使用。


  在出现缺陷批次的不锈钢棒上取样进行金相分析。将钢棒切割后制备成横向检验试样,预磨、抛光后用4%(体积分数)硝酸酒精溶液浸蚀,在金相显微镜下观察。如图所示,钢棒基体显微组织为片状珠光体团,组织形态与轧制的终轧温度和轧后冷却速率相关,为正常的轧后组织。不锈钢棒材在轧制后的冷却过程中往往会有网状碳化物形成,对不锈钢管的质量和寿命产生影响。高温终轧后,控制冷却速率和终冷温度可以达到控制网状碳化物析出并得到珠光体的目的。不锈钢管厂家采用转炉+连铸(350mm×470mm)+800连轧机生产70mm轴承钢,终轧温度为880℃,通过控制冷却抑制了网状碳化物的析出,得到了理想的轧后组织。


  将存在缺陷的不锈钢管切割后制成金相试样,观察不锈钢管内壁及内裂纹根部处的显微组织。如图所示,热穿孔不锈钢管内壁脱碳与内裂纹根部脱碳程度相当,这表明钢管内壁缺陷与穿孔内壁的形成是伴生的,内翘皮“裂纹”缺陷是在穿孔过程中产生的。对缺陷试样按照国家标准进行夹杂物评级,夹杂物分布均匀、尺寸细小,钢棒纯净度优良,完全满足标准要求。采用扫描电镜附带的能谱议对缺陷处进行微区成分分析,结果如图所示。由表可见缺陷附近富集氧、铁元素,同时含有少量的铬元素,表明缺陷边缘已经被氧化,含有铬与轴承钢成分特点相关,说明内翘皮缺陷在穿孔初期就已经形成。


  化学成分分析、金相分析及能谱分析结果表明,轴承钢管内翘皮缺陷是由于钢棒内部质量问题产生的。70mm不锈钢棒经过穿孔后,在内壁出现长条状鼓泡及线状裂纹,说明钢材内部可能存在缺陷。超声检测是工业上无损检测的方法之一,超声波能显示工件内部缺陷的位置和大小。将出现缺陷批次的钢棒进行超声检测,采用手提便携式探伤仪,纯净水做耦合剂,参照国标中A级探伤标准进行超声检测。试验过程中发现部分钢棒存在严重的伤波,且伤波具有一定的连续性,间隔一段无周期性出现,波形如图。伤波出现在始脉冲与底波的中间,周向移动缺陷波高宽度会有变化,较密集,回波显示较敏锐。探伤仪显示缺陷分布在钢棒接近心部的位置。检测同深度不同宽度的裂纹,定位完全相同,波幅与裂纹不完全成线形关系。为了确定缺陷的宏观形态,在伤波处取低倍试片进行低倍检验。由图可见,与伤波对应较明显的钢棒缺陷是较严重的中心疏松。


  中心疏松富集气体、低熔点杂质、偏析组元,严重的中心疏松会影响钢的横向塑性和韧性指标,且有时在加工过程中出现内裂。试验钢棒低倍试片上的中心疏松较为严重,按照国家标准评定为2.5级。由于中心疏松处材料强度较低,塑性较差,在热穿孔变形过程中撕裂延展,宏观表现为内翘皮缺陷遗传在轴承钢管内壁。根据超声检测结果,将有伤波的不锈钢棒与其他批次不锈钢棒再次进行穿孔工艺对比试验。试验结果表明,有伤波的不锈钢棒穿孔后出现类似的内翘皮缺陷,且缺陷形态和比例对应性明显。由此可见,通过超声波检测分选可以避免缺陷的产生。不锈钢管穿孔内翘皮缺陷是钢棒严重的中心疏松缺陷在热穿孔过程中撕裂延展而产生的。采用超声探伤检测可以提前发现缺陷,避免存在缺陷的不锈钢棒进入穿管工序。


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