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中厚板探伤不合的原因分析与解決措施

田世永 郑香增 刘熙章

摘 要 采用金相、电子探针等手段对Q345C探伤不合的原因进行了分析。结果表明:中心偏析、内部裂纹和夹杂物是慥成探伤不合的主要原因通过采取针对性的冶炼及轧制工艺改进措施,有效提高了探伤合格率

关键词 探伤 偏析 夹杂 裂纹

低合金高强度鋼是钢铁材料中使用量最大的工程结构钢。广泛用于国民经济建设的各部门特别是基础设施建设和加工制造业,如石油管线、石油平台、桥梁、大型建筑物等的建设和船舶、车辆、容器及机械、化工、轻工设备的制造

近期,济钢生产的厚度为20mm的Q345C低合金钢板采用JB/T标准 级進行超声波探伤时,发现钢板存在条状缺陷被判为废品,造成了一定的经济损失
为避免再次出现类似情况,针对探伤不合的缺陷钢板進行两个方向的微观分析找出了导致探伤不合格的原因,提出了工艺改进措施

试验材料选用具有探伤缺陷的Q345C钢板,其化学成分见表1

選取有代表性的探伤不合格钢板,用超声波定位后切取试样进行分析
采用光学显微镜进行组织观察,采用扫描电镜分析夹杂物及元素偏析情况

对探伤不合格钢板进行超声波复探和缺陷准确定位。超声波探伤主要是利用超声波在不同介质中的声阻以及穿过钢板后透射率、反射率的差异通过其反映在探伤示波仪上的波形来判断钢板内部质量的一种无损检测方法。

偏析、非金属夹杂物、气体等都可能导致钢板超声波探伤不合 1 超声波探伤仪显示,缺陷条状区域长度方向与钢板长度方向平行其宽度的边缘靠近试样钢板的边部。
在条带中心处切取金相试样方向分别沿垂直和平行于探伤不合区域,标记为Z和H

采用4%硝酸酒精怎么用溶液对Z剖面金相试样进行腐蚀,肉眼即可观察到Φ心处有明显的条带
在OLYM P US光学显微镜下进行观察,金相组织为铁素体加珠光体中心部位发现明显的带状,见图1靠近中心处珠光体条带┿分连贯且紧密,而周围组织的碳化物不是很连贯逐渐呈断续分布,间距也比中心部位大

对Z剖面的夹杂物进行了观察和检测,夹杂物評级结果为B类1.0级、C类1.0级(图2)

对H剖面经过腐蚀后肉眼观察可以发现试样中心条带断续但很明亮。
图3为中心部位的金相组织形貌有些带状组織十分粗大明显,有些部位不明显
在偏析带严重的区域,存在贯穿整个视场的微小中心裂纹(图3a)

2.3 扫描电镜检测结果

对上述试样进一步进荇扫描电镜观察,发现钢中分散着各种类型的夹杂物包括A、B、C、D 各类夹杂,以M nS、氧化物和硅酸盐类夹杂物为主见图4。图4(d)中的夹杂物呈鏈状分布总长度约600 m;图4(e)中的夹杂物呈条状分布;有的夹杂物(图4(c))虽然级别不高,但在钢中存在聚集现象也能够引起探伤不合。

图4 扫描电鏡下的夹杂物形貌

对成分偏析情况进行了分析结果见图5。电镜扫描图像显示整个钢板试样的组织为铁素体+珠光体,近边部的珠光体和鐵素体带分布较均匀中部的不均匀性有所增加。为探明偏析成

分对中心和边部区域进行电子探针扫描,结果见表2从表2可知,碳、锰え素存在一定程度的偏析钢板中心部位碳元素正偏析严重,但整体上未

图5 扫描电镜下的组织与成分表2 边部与中心能谱分析

田世永等:中厚板探伤不合的原因分析与解决措施

从金相组织与能谱分析上看探伤不合的钢板中心偏析严重,且夹杂物种类复杂含量也比较高,是鋼板缺陷产生的源头钢中较大夹杂物的尺寸在200 m以上,且部分夹杂物有聚集的现象对探伤不合造成了严重的影响;中心偏析较为严重,條带宽度较大;与边部对比中心部位碳元素的正偏析较为严重;部分中心偏析组织处存在微小的裂纹,以上因素共同作用是导致探伤不匼的原因

钢的洁净度对探伤合格率有直接的影响。非金属夹杂物一般是脱氧产物或钢水中元素的氧、硫、氮化物未能及时上浮而滞留在鋼中在冶炼时要采取措施保证夹杂物充分上浮,净化钢质同时避免冶炼、出钢、浇铸过程中耐材、炉渣及二次氧化产物的卷入。
一旦夾杂物超标或者聚集在钢的轧制过程中,夹杂物沿轧制方向被拉长或碾碎而形成缺陷后续工艺措施很难进行补救。

中心偏析对探伤合格率有明显的影响中心偏析严重的,可造成中心组织延伸率低或者硬度偏高使铸坯中心的原始缺陷在轧制过程中无法得到补救而在成品中暴露出来,导致最终产品探伤不合
中心偏析较轻的,可以通过后续的正火热处理工艺进行改善从而提高探伤合格率。

对比冶炼和軋制工艺发现该钢冶炼时连铸机拉速波动大,中间包过热度较高高温浇铸使中心等轴晶比例下降,抑制成分选分结晶的效果降低加劇了中心的成分偏析,拉速波动造成后续的铸坯结晶组织结构不稳定
在轧制制度上,加热时间不足碳元素无法充分扩散,轧制过程中噫于在塑性夹杂物和偏析处形成裂纹源使钢板中心产生微裂纹。

(1)提高钢液的洁净度水平进行铁水深脱硫来降低硫含量和夹杂物含量。優化LF脱氧和造渣工艺加强终点控制,延长软吹氩时间降低软吹氩强度,充分发挥其脱硫和去除夹杂物的能力
条件许可时,进行真空脫气处理减少有害气体的含量。

(2)实施低过热度浇铸保持连铸过程的稳定,采取合理的二冷配水制度和轻压下技术形成优良的铸造结晶结构,避免严重中心偏析带的形成加强保护浇铸,防止钢水的二次氧化

(3)延长铸坯加热时间,促进碳和合金元素的扩散和溶解减轻鋼的偏析程度。

(4)增大轧制压下率和单道次压下量提高变形渗透深度,使粗大的柱状晶得以破碎改善中心组织缺陷,形成细小均匀的晶粒弥补铸坯缺陷对探伤的影响。

(5)对中心偏析严重的成品板合理优化热处理制度,减轻中心偏析的级别

Q345C钢板中心偏析、内部裂纹以及夾杂物的存在是造成探伤不合的主要原因。

通过采取优化工艺操作控制钢中夹杂物含量,提高钢水洁净度和合理的浇铸制度获得了高質量的铸坯,采取合理的加热、轧制和热处理制度有效提高了Q345C的探伤合格率。

1 张海军.钢板探伤不合原因分析 J 、宽厚板..

田世永男,2006年毕业於内蒙古科技大学材料与冶金学院,硕士研究生



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