什么原因导致316不锈钢无缝管开裂

什么原因导致316不锈钢无缝管开裂

  316不锈钢无缝管具有较高的强度和良好的韧性，淬透性也较好，经调质处理后，可具有较高的疲劳极限和抗多次冲击能力，且低温冲击韧性良好，具有较好的切削性能，但42CrMoS4连铸坯枝晶偏析倾向较大，易于形成带状组织。某公司生产的316不锈钢无缝管是规格为Φ220mm的两炉棒材，在淬火后很短时间内全部开裂，开裂均发生在芯部，沿轴心裂成两半，类似劈开，这种现象过去甚为少见。为此，对316不锈钢无缝管的开裂原因进行分析，寻找预防措施。

生产工艺
316不锈钢无缝管生产工艺流程如下：

电炉+精炼/真空脱气→连铸成350mm×470mm钢坯→轧成Φ220mm棒材→缓冷→矫直、超声探伤、精整、检验→调质处理、检验、精整、超声探伤、包装→入库。

该钢的淬火工艺如下：淬火温度为850～860℃，保温时间为3.5h，采用冷却介质水，出水钢温为80～100℃，热处理符合工艺要求。
 
1、宏观分析

经现场观察，发现该棒材大部分是沿轴心断为两半，断面光洁、白亮，断口纹路呈“人”字形，两组“人”字纹路反向互指起裂部位。

2、电镜分析

切取其中1个起裂处试样，采用FEI　Quanta400F型扫描电子显微镜观察，“木纹”处条状硫化物聚集，配合能谱仪分析，硫化物主要为硫化锰。
经盐酸溶液清洗断口锈蚀产物及污物，再经超声波和酒精清洗后观察，发现硫化物脱落，留下众多光滑凹槽，起裂区部分表现为沿晶特征，部分表现为解理特征，扩展区均表现为解理特征
  
3  金相及成分分析

   研磨起裂处试样纵截面，采用金相显微镜观察，发现短条硫化物聚集呈带。
经4%硝酸酒精腐蚀后观察，发现组织为粗针马氏体+珠光体+铁素体，马氏体分布呈带状，硫化物多数位于马氏体条带中，带状偏析严重，裂纹正好位于马氏体条带。
  
 4 得出结论

   采用电子探针分析，发现偏析区域合金元素含量远比正常部位高出许多，其中Cr、Mo元素含量尤其高，Cr、Mo元素最大偏析比达1.96和5.75，如图4和表2所示。另外，分别切取表层及半径1/2处试样，研磨纵截面，腐蚀后观察，发现表层组织为针状马氏体，半径1/2处组织为贝氏体+铁素体，两处未见明显带状偏析
研磨起裂处试样纵截面，采用金相显微镜观察，发现短条硫化物聚集呈带。

另外，分别切取表层及半径1/2处试样，研磨纵截面，腐蚀后观察，发现316不锈钢无缝管表层组织为针状马氏体，半径1/2处组织为贝氏体+铁素体，两处未见明显带状偏析

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2015年4月2日

山东省龙川钢管有限公司

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