關于焊管熱處理后壓扁試驗失效的分析研究

吳國強　王小剛　劉光運

摘 要：采用直縫焊管經過調質熱處理生產API5CT鋼級的高抗擠毀石油套管，在對焊縫部位進行壓扁試驗的過程中，焊縫部位（即90°位置）沿縱向開裂，壓扁試驗失效。

關鍵詞：石油套管；焊管；焊縫；壓扁；失效

1 概述

近期，采用直縫焊管生產的鋼級為TPHCP110石油套管，鋼號為27Mn6、爐號為9410043，規格為Ф193.68×9.52mm，在對焊縫部位進行壓扁試驗的過程中，焊縫部位沿縱向開裂。為查明焊管開裂的原因，取四個帶有不同程度開裂的壓扁試樣缺陷的樣管進行分析，同時取一段完整的樣管進行對比分析。

2 分析研究

2.1 宏觀觀察和取樣

送檢的四個壓扁試樣焊縫部位均有不同程度開裂，開裂嚴重的裂紋沿縱向穿透整個試樣，裂紋開口較寬；開裂輕微的在試樣中部的焊縫處有一條細小的裂紋。壓扁試驗焊縫部位開裂宏觀形貌如圖1、圖2。在開裂最嚴重的試樣（1#）和開裂最輕微的試樣（2#）上的焊縫部位各取三塊金相試樣進行分析，在焊縫附近取一塊化學試樣進行成分分析。同時在完整的樣管（3#）上的焊縫部位、遠離焊縫180度部位分別取一塊試樣進行金相對比分析。

2.2 化學分析

2.3 金相分析

拋光后橫向觀察：1#試樣橫截面焊縫部位外壁缺陷是深6.6mm的大裂紋，裂紋開口較寬，垂直于表面分布，裂紋周圍無夾雜物偏聚，在焊縫部位未發現焊接缺陷以及管體表面原始缺陷；2#試樣橫截面焊縫部位外壁缺陷是深約0.6mm裂紋，裂紋垂直于表面分布，裂紋周圍無夾雜物偏聚，在焊縫部位未發現焊接缺陷以及管體表面原始缺陷。拋光態1#試樣橫截面焊縫部位外壁裂紋局部形貌如圖3所示，2#試樣橫截面焊縫部位外壁裂紋局部形貌如圖4所示。

腐蝕后觀察：1#試樣橫截面焊縫部位組織為回火索氏體+網狀鐵素體+回火貝氏體，裂紋沿焊縫分布，其中網狀鐵素體含量較多，網狀鐵素體沿焊縫徑向分布，裂紋分布在鐵素體帶上，1#試樣橫截面外壁裂紋周圍組織局部形貌見圖5、局部放大形貌見圖6；2#試樣橫截面焊縫部位組織為回火索氏體+網狀鐵素體+回火貝氏體，網狀鐵素體含量較1#試樣的要少，同樣裂紋沿焊縫分布，2#試樣橫截面外壁裂紋周圍組織局部形貌見圖7；3#試樣焊縫部位組織同樣為回火索氏體+網狀鐵素體+回火貝氏體，3#試樣焊縫部位組織局部放大形貌見圖8。

對比分析3個試樣焊縫部位的組織以及遠離焊縫部位的基體組織，發現焊縫部位均有大量網狀鐵素體，基體部位近外壁也有較多的網狀鐵素體，中部及近內壁組織幾乎都是回火索氏體。遠離焊縫部位基體近外壁組織局部放大形貌見圖9，近內壁組織局部放大形貌見圖10。

3 結束語

（1）樣管的化學成分分析結果未見異常。（2）樣管基體部位的夾雜和晶粒度正常。（3）樣管基體近外壁組織為回火索氏體+網狀鐵素體+回火貝氏體，中部及近內壁組織為回火索氏體。焊縫部位組織同樣為回火索氏體+網狀鐵素體+回火貝氏體。（4）樣管焊縫開裂部位無夾雜物偏聚，未發現焊接缺陷以及管體外壁原始缺陷，嚴重開裂的1#試樣裂紋深6.6mm，輕微開裂的2#試樣裂紋深0.6mm。1#試樣裂紋周圍組織有較多的網狀鐵素體，2#試樣裂紋周圍組織網狀鐵素體含量相對較少。（5）從樣管焊縫部位開裂的宏觀形態和微觀組織特征判斷：焊管壓扁試驗焊縫部位開裂可能與焊縫部位組織有關，即焊縫部位網狀鐵素體含量較多。