直縫焊管件的失效

唐景篤 吳志剛

【提 要】采用金相顯微鏡圖像分析系統(tǒng)對(duì)管件斷裂原因進(jìn)行分析。脫碳、焊后應(yīng)力集中是失效的主要原因。并提出改進(jìn)意見(jiàn)和建議。【關(guān)鍵詞】脫碳；熱影響區(qū)；焊接線能量；焊接應(yīng)力；斷裂.

【中圖分類號(hào)】TK226 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1672-5158（2013）03-0202-02

一、概況：

某公司采用公司Q195熱軋帶鋼生產(chǎn)成直縫鋼管，最后制成的消防管件，消防管件在打壓（漲管）過(guò)程中造成斷裂失效如圖，對(duì)管件斷裂進(jìn)行失效分析。

檢驗(yàn)結(jié)果：（參照GB10561-2005，GB224-87，GB6394-2002）

1.硫化物類：A3

2.管件的內(nèi)表面脫碳層為100μm，管件的外表面脫碳層為150μm。

3.焊縫兩側(cè)同樣位置，斷裂處晶粒度為10.0級(jí)，未斷裂處晶粒度8.0級(jí)。

四、斷裂原因分析：

1.管件采用高頻直縫管制作，高頻直縫管焊接加熱及冷卻速度特別快，易于促使HAZ硬化低碳鋼的不完全重結(jié)晶區(qū)，在急冷急熱的條件下會(huì)表現(xiàn)出高碳鋼的特點(diǎn)。

其熱影響區(qū)也存在過(guò)熱區(qū)、重結(jié)晶區(qū)、不完全重結(jié)晶區(qū)和再結(jié)晶區(qū)諸區(qū)段。此外，在低碳鋼焊接熱影響區(qū)，還可能存在一個(gè)組織上與母材并無(wú)區(qū)別.但塑、韌性顯著低于母材的脆化區(qū)，因該區(qū)呈藍(lán)縈色而得名藍(lán)脆性區(qū)，其溫度范圍可自200℃一直延伸到750℃。

從圖片a2 、a1、b1、b2中對(duì)比晶粒大小，斷裂處晶粒度為10.0級(jí)（晶粒大小不均勻），未斷裂處晶粒度8.0級(jí)（晶粒大小均勻）。晶粒大小不均勻就造成熱影響區(qū)應(yīng)力集中，同時(shí)在急冷急熱的條件下會(huì)表現(xiàn)出高碳鋼的特點(diǎn)，就會(huì)體現(xiàn)鋼材在很小的力的作用下發(fā)生脆斷，于是管件在打壓時(shí)，很小的力，幾乎沒(méi)有延伸的情況下斷裂失效。

2. 管件的表面脫碳嚴(yán)重，內(nèi)表面脫碳層為100μm，外表面脫碳層為150μm，總計(jì)達(dá)250μm。實(shí)驗(yàn)表明，鋼材在做拉伸實(shí)驗(yàn)時(shí)，加載力的過(guò)程中，鋼帶的表面回產(chǎn)生很多裂紋；彎曲實(shí)驗(yàn)時(shí)也產(chǎn)生裂紋，造成力學(xué)實(shí)驗(yàn)不合格。如圖b2中的圓圈內(nèi)的裂紋，就是一個(gè)裂紋源。

3.硫化物類夾雜物含量達(dá)到3級(jí)，雖然硫化物類夾雜物的延伸性好，但是會(huì)導(dǎo)致延伸率降低，就造成管件在打壓過(guò)程中打壓壓力很小，遠(yuǎn)沒(méi)有達(dá)到鋼材的延伸率就發(fā)生斷裂失效。

五、結(jié)論：

管件外表面受到大的拉應(yīng)力，同時(shí)從試樣外觀檢驗(yàn)，管件斷裂發(fā)生在高頻焊縫的熱影響區(qū)，沒(méi)有斷在母材和焊縫上。微觀觀察，對(duì)照焊縫的兩側(cè)（沒(méi)有斷裂的一側(cè)和斷裂的一側(cè)），管件斷裂側(cè)熱影響區(qū)較小。高頻焊管時(shí)為了提高產(chǎn)量，采用高的焊接速度，形成的熱影響區(qū)小，導(dǎo)致熱影響區(qū)與母材的晶粒差異較大，造成了明顯的分界線，