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對管件斷裂原因進行分析。脫碳、焊后應力集中是失效的主要原因。并提出改進意見和建議。【關鍵詞】脫碳；熱影響區；焊接線能量；焊接應力；斷裂.

【中圖分類號】TK226 【文獻標識碼】A 【文章編號】1672-5158（2013）03-0202-02

一、概況：

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

檢驗結果：（參照GB10561-2005，GB224-87，GB6394-2002）

1.硫化物類：A3

2.管件的內表面脫碳層為100μm，管件的外表面脫碳層為150μm。

3.焊縫兩側同樣位置，斷裂處晶粒度為10.0級，未斷裂處晶粒度8.0級。

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晶區，在急冷急熱的條件下會表現出高碳鋼的特點。

其熱影響區也存在過熱區、重結晶區、不完全重結晶區和再結晶區諸區段。此外，在低碳鋼焊接熱影響區，還可能存在一個組織上與母材并無區別.但塑、韌性顯著低于母材的脆化區，因該區呈藍縈色而得名藍脆性區，其溫度范圍可自200℃一直延伸到750℃。

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

2. 管件的表面脫碳嚴重，內表面脫碳層為100μm，外表面脫碳層為150μm，總計達250μm。實驗表明，鋼材在做拉伸實驗時，加載力的過程中，鋼帶的表面回產生很多裂紋；彎曲實驗時也產生裂紋，造成力學實驗不合格。如圖b2中的圓圈內的裂紋，就是一個裂紋源。

3.硫化物類夾雜物含量達到3級，雖然硫化物類夾雜物的延伸性好，但是會導致延伸率降低，就造成管件在打壓過程中打壓壓力很小，遠沒有達到鋼材的延伸率就發生斷裂失效。

五、結論：

管件外表面受到大的拉應力，同時從試樣外觀檢驗，管件斷裂發生在高頻焊縫的熱影響區，沒有斷在母材和焊縫上。微觀觀察，對照焊縫的兩側（沒有斷裂的一側和斷裂的一側），管件斷裂側熱影響區較小。高頻焊管時為了提高產量，采用高的焊接速度，形成的熱影響區小，導致熱影響區與母材的晶粒差異較大，造成了明顯的分界線，