Q345B方管折弯R弧开裂原因分析

Q345B方管折弯R弧开裂原因分析

刘刚，王俊海

（新材料研究所）

摘要：针对Q345B热轧宽带钢折弯开裂现象，对纵向和横向试样分别用金相显微镜观察抛光态夹杂物及金相组织，并对裂纹进行宏观分析及化学成分检测，最终发现热轧板上存在连铸坯原始裂纹。热轧板上的原始裂纹，在方管折弯过程中应力集中最大的R 弧处发生扩展，最终导致方管R弧宏观开裂。

关键词：Q345B、热轧板、冷弯、开裂

用某公司使用Q345B规格6.0mm×850mm的热轧宽带钢加工方管，在折弯过程中方管R弧附近出现开裂现象。为此针对开裂样品，通过深入细致的分析，最终找到了钢板开裂的主要原因。

1、试验方法

对所送检的缺陷样品进行图像采集宏观分析；加工化学成分试样对钢板的化学成分进行检测；在缺陷部位截取金相试样在GX51金相显微镜上进行金相分析。

1.1 对所取的Q345B方管开裂试样进行宏观检测；

1.2 用SPECTROLAB M10型光电直读光谱仪检测试样的化学成分；

1.3 截取试样开裂处的横向、纵向金相样，在GX51金相显微镜上进行金相检测。

2、试验结果

2.1宏观检测

方管壁厚6.0mm，裂纹沿方管折弯外表面呈直线状分布，并向方管内壁延伸，裂纹长度约为70mm，裂纹最大深度3mm，如图1所示。

a 裂纹外观

b 裂纹横切面

图1 开裂方管宏观形貌

2.2 化学成分分析

在钢板裂纹附近取样进行化学成分分析，其化学成分见表1。从表1的数据对比中可见，其化学成分均符合GB/T 1591-2008的要求，试样化学成分符合标准。

2.3 金相分析

在裂纹附近截取横向、纵向金相试样进行分析，裂纹附近未发现较严重的夹杂物和带状组织，采用GB/T 10561-2005对纵向试样基体中夹杂物进行级别评定，基体中夹杂物类型主要是A类和C类，,A类2.0级，C类2.5级，带状组织为2.0级，如图2、图3、图4所示，具体数据见表2。

腐蚀后裂纹两边的组织均为正常的铁素体+珠光体，裂纹附近未发现严重的组织塑性变形，如图6、图7；但是在裂纹内发现大量高温氧化物，并且在材料基体内发现内氧化质点，如图7、图8所示。

图2 硫化物夹杂 2.0级图3 硅酸盐类夹杂 2.5级

图4 带状组织 2.0级

表2 夹杂物带状组织、及晶粒度评级表

图5 裂纹图6 裂纹腐蚀后

图7 裂纹腐蚀后头部放大图图8 裂纹边部放大图

3、分析与讨论

裂纹附近未发现严重的夹杂物，裂纹附近基体金属未发现明显的组织塑性变形，裂纹末端圆钝没有扩展延伸现象，因此试样开裂不是因折弯过程中冷塑性变形引起的。钢材基体中夹杂物级别较高，夹杂物对钢材裂纹延伸扩展影响较大，尤其是A类或C类长条状夹杂物剧烈降低钢材的横向性能[1]，在钢材弯曲受力时，夹杂物附近产生应力集中，当应力超过材料断裂强度时便产生裂纹。

在试样裂纹内发现含有大量高温氧化物并在附近基体内有内氧化质点，说明此裂纹经过了高温长时加热过程，即试样中的裂纹在热轧之前就已经存在，属于连铸坯上的原始裂纹。连铸坯上的原始缺陷经加热、轧制在热轧板上形成裂纹，热轧板上的裂纹在折弯过程中发展成为方管折弯处的宏观开裂，因此热轧板上存在的原始裂纹是导致此Q345B方管开裂的主要原因。

4、结论

热轧板上存在原始裂纹是导致Q345B方管开裂的主要原因。

参考文献

[1]王温银，马彦忱.带状组织对焊管焊缝强韧性的影响[J],焊管，1998，21（5）：15-16.