P91钢管失效原因分析

1 情况简介

生产区在对钢管穿孔后, 91支钢管中有21支外表面布满轴向分布的裂纹, 如下图所示。

该钢管材质为P91, 规格为Φ762×25, 炉号为S21103111QX (江阴兴澄连铸料) 。不合格品审理单、合同号不详。

现将这根有缺陷的钢管进行理化分析以便找出问题所在。

2 理化分析

2.1 非金属夹杂物检验

对钢管出现裂纹的头部、尾部, 分别取试样以作分析 (如上图标记的头部、尾部) 。

试样分别沿轧制方向经机械抛光后, 进行非金属夹杂物检验。经显微镜观察, 在裂纹附近发现大量氧化铬夹杂物, 以及少量硫化物类夹杂物, 如下图所示。

2.2 显微组织检验

试样经苦味酸水溶液腐蚀, 在离外壁9mm处用肉眼即见的交界带。离外壁9mm处的组织, 晶粒和组织已变形, 其它地方晶粒和组织正常, 晶粒度在6级左右, 组织为马氏体。在其中一块试样的裂纹附近发现一长条铁素体条带 (具体情况如下图所示) 。

2.3 化学成分分析

对有缺陷的试样进行化学成分分析, 平均值见下表 (%) 。

3 结果分析

3.1非金属夹杂物检验, 钢材内部含有大量呈带状、片状堆积分布的氧化铬夹杂物, 已严重不合格。3.2 6.0

3.2显微组织和晶粒度检验, 晶粒度在6.0级左右, 组织为马氏体。从外壁到内壁9mm处的晶粒和组织沿轧制方向变形, 其余地方晶粒和组织正常 (见图5、图6) 。沿着长条高温铁素体条带和马氏体组织的交界处, 分布大量的氧化铬夹杂物 (见图7、图8) 。

3.3化学成分分析, 对所取试样分别进行外、中、内部分测试, 各个元素在合格范围内。

4 结语

综上所述, 钢管表面产生裂纹的原因是:

4.1

钢管在穿孔前的加热时, 由于加热温度偏低或保温时间不够, 使得钢管在穿孔时外表面组织受到很大的横向流动力, 晶粒和组织产生沿轧制方向变形的现象。

4.2

从裂纹附近和近表面大量分布的非金属夹杂物看, 由于冶炼时加入的铬合金于高温下易发生氧化而形成氧化铬夹杂物, 高温铁素体条带上分布的氧化铬夹杂物也说明了合金化不完全。

在这两种综合的情况下, 钢管极容易顺着分布变形程度差的氧化铬夹杂物的地方开裂。

摘要：针对穿孔后的P91钢管外表面布满轴向分布的裂纹问题, 采用金相检验、化学成分分析等方法进行了分析。

关键词：P91钢管,表面裂纹,氧化铬夹杂物