管線鋼邊部翹皮缺陷分析

楊譯

摘要：本文采用掃描電子顯微鏡、能譜儀，對(duì)J55管線鋼邊部翹皮缺陷的表面和截面進(jìn)行了分析。并通過大量實(shí)驗(yàn)與實(shí)際發(fā)生現(xiàn)象進(jìn)行對(duì)比，根據(jù)其特性及各項(xiàng)性能指標(biāo)情況以及在實(shí)際中的應(yīng)用效果需求，有針對(duì)性的組織研究其產(chǎn)生缺陷的真實(shí)所在。并對(duì)其形成因素予以深度剖析，并通過分析，逐步研究翹皮的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)，還包括力學(xué)性能方面的分析。結(jié)果表明，翹皮下存在明顯高溫氧化物質(zhì)點(diǎn)和組織脫碳現(xiàn)象，表明J55邊部翹皮缺陷與板坯狀況息息相關(guān)。

關(guān)鍵字：J55，翹皮，氧化鐵，高溫氧化質(zhì)點(diǎn)，脫碳

中圖分類號(hào)： O652 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）02（b）-0000-00

Discussion about Edge Upwarping Defect on J55 Steel For Oil Casing

yang yi

（Shougang Jingtang iron&steel co.，ltd ， TangShan 063200）

Abstract： In this paper， using a scanning electron microscope， energy spectrometer， become warped skin defect of J55 pipeline steel edge of surface and cross section are analyzed. And compared through a large number of experiments and actual phenomenon， according to its characteristics and various performance indicators and the application result in the actual demand， targeted to organize the study of the defects of real. And the factors of forming depth profiling， and through the analysis of internal organization structure of research gradually become warped skin， also includes the analysis of the mechanics performance. The results showed that become warped subcutaneous obvious high temperature oxide particle and organization decarburization phenomenon， show that become warped J55 edge skin defects is closely related to the slab condition.

Key words： J55， edge upwarping， ferric oxide， high temperature oxidation of particle， decarburization

1、前言

石油專用管材主要有套管、油管以及各種鉆探工具等。套管按作用分為導(dǎo)管、表層套管、技術(shù)套管和油層套管。國(guó)際上常用美國(guó)APISPEC 5CT 標(biāo)準(zhǔn)對(duì)套管的生產(chǎn)和使用做出規(guī)定。石油套管用鋼J55是石油、天然氣開采過程中使用的重要材料，根據(jù)其使用環(huán)境與失效形式，石油套管的力學(xué)性能要求為高強(qiáng)度、高韌性、高螺紋連接強(qiáng)度和高抗擠毀性；幾何尺寸要求壁厚均勻、尺寸精確。

2、缺陷描述

如下圖2.1所示，翹皮表觀形貌呈魚鱗片狀，分布在上表面距離邊部30-50mm范圍內(nèi)，在帶鋼長(zhǎng)度方向上斷續(xù)出現(xiàn)。翹皮缺陷形態(tài)大概有兩類：線條感較強(qiáng)的條狀；片狀。其中條狀缺陷居多，本次取樣為條狀缺陷樣。

（a）取樣標(biāo)示圖 （b） 局部放大圖

圖2.1 J55邊部翹皮缺陷實(shí)物圖

經(jīng)過查閱本批J55管線鋼的軋制參數(shù)（如表一所示），發(fā)現(xiàn)熱軋關(guān)鍵溫度參數(shù)控制良好，終軋溫度和卷取溫度無異常。

表一 軋制技術(shù)參數(shù)

3、掃描電鏡與能譜分析

在同一塊樣板上，起皮部位取樣編為1#和2#，對(duì)樣品表面及截面觀察。如下圖3.1所示，表面形貌觀察發(fā)現(xiàn)，缺陷處殘留起皮寬度約13.4mm，深度約1.08m；截面形貌觀察可以看到，翹皮缺陷皮下及皮下裂紋內(nèi)部分布有大量塊狀和顆粒物。

（a） 缺陷表面形貌 （b） 缺陷處截面組織

圖3.1 J55翹皮表面及截面缺陷形貌

如圖3.2所示，截面組織分析可以看到基板組織為典型鐵素體+珠光體組織，鐵素體晶粒細(xì)小，尺寸均勻；翹皮缺陷處組織多為單一多邊形狀鐵素體組織，鐵素體晶粒尺寸差異很大，存在鐵素體晶粒的異常長(zhǎng)大，缺陷處未見明顯珠光體組織，翹皮處存在一定程度的脫碳。

圖3.2 翹皮缺陷處截面組織

典型翹皮缺陷處翹皮處能譜檢測(cè)結(jié)果如圖3.3所示，可以看到翹皮處分布的塊狀物主要為氧化鐵，相鄰氧化鐵塊狀物之間斷開，疑為大塊氧化鐵皮在軋制過程中被碾壓破碎而形成；翹皮處基板能譜檢測(cè)結(jié)果如圖所示，可以看到基板處除存在塊狀氧化鐵外，還存在疑似硫化錳和硫化鈣的顆粒物；翹皮裂紋附近能譜檢測(cè)結(jié)果如圖所示，翹皮缺陷附近附近主要為氧化鐵塊、少量合金元素氧化物以及疑似氧化鋁夾雜的細(xì)小質(zhì)點(diǎn)。

圖3.3 翹皮缺陷處翹皮處能譜檢測(cè)結(jié)果

4、分析與討論

（1）翹皮呈魚鱗片狀，分布在上表面距離邊部30-50mm，在長(zhǎng)度方向上斷續(xù)出現(xiàn)，熱軋關(guān)鍵溫度參數(shù)控制良好。

（2）翹皮基板組織為鐵素體+珠光體組織，鐵素體尺寸細(xì)小均勻，缺陷處鐵素體晶粒尺寸差異很大，存在鐵素體晶粒的異常長(zhǎng)大，缺陷處未見珠光體組織，存在一定程度的脫碳現(xiàn)象。

（3）翹皮裂紋內(nèi)分布有大量氧化鐵塊，裂紋附近檢測(cè)到少量硫和鈣的顆粒物，翹皮裂紋萌發(fā)處存在明顯高溫氧化物質(zhì)點(diǎn)，裂紋附近存在大量氧化鐵顆粒物、少量合金元素氧化物以及疑似氧化鋁夾雜的細(xì)小質(zhì)點(diǎn)。

5結(jié)論

通過對(duì)該管線鋼邊部翹皮缺陷的研究，翹皮缺陷成因可能與板坯表面缺陷關(guān)聯(lián)，建議加強(qiáng)板坯表面清理與檢查。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，應(yīng)及時(shí)調(diào)整工藝，并控制好內(nèi)部晶粒組織結(jié)構(gòu)，著重對(duì)脫碳現(xiàn)象加以關(guān)注，防止高溫氧化物的擴(kuò)散以及由于各種原因在鋼坯表面形成的夾雜等顆粒物的現(xiàn)象發(fā)生。

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