L450M 管線鋼管母材開裂原因及預防措施*

在L450M 鋼級Φ813 mm×14.3 mm 鋼管的制造過程中， 機械擴徑后出現母材開裂現象

， 開裂處與焊縫夾角為90°， 位于壁厚1/4 位置處， 開裂長度約400 mm。 本研究通過對斷口進行宏觀觀察及微觀組織形貌分析， 研究了母材開裂的原因， 最終確認斷裂原因為連鑄過程中冷鋼掉入結晶器內， 經軋制形成長度約390 mm、 最大寬度約66 mm、 距離上表面深度約6 mm 的缺陷， 缺陷在管道加工過程中受力不均而導致管體發生開裂。 針對開裂原因， 制定相應的措施， 從而提高管線鋼管的產品質量。

Lely 與 Festo 共同開發的機電解決方案沒有軟件就無法工作。Festo總部系統解決方案部門的應用軟件團隊參與其中，為全自動擠奶機器人開發了運動軟件。應用軟件團隊創建的軟件模塊不僅適用于滿足客戶項目的特定要求，而且還可用于其他項目。用功能模塊、庫或范例程序實現了應用軟件。Lely和 Festo之間的合作還將繼續，通過狀態監控和預防維護，大幅度減少服務成本，打造全新的“未來農場”。

1 開裂斷口宏觀分析

對斷口取樣進行宏觀形貌分析， 主要呈現以下特點： ①斷口沿厚度方向、 且靠近管體內壁； ②斷口呈不規則鋸齒狀， 靠近管體外壁處呈現明顯撕裂狀； ③斷口平齊。

由斷口的宏觀形貌可以推斷， L450M 鋼管管體斷裂是由于內壁發生應力集中， 進而導致開裂， 隨后發生裂紋擴展， 裂紋沿管體壁厚及長度方向擴展， 直至管體外壁， 導致管體失效開裂， 從而在管體外壁呈現平滑斷口

。L450M 鋼管經擴徑后開裂的宏觀形貌如圖1 所示， 沿壁厚方向開裂的正剖面圖和側剖面圖如圖2 所示。

2 開裂斷口微觀分析

分別在管體起裂部位及裂紋末端位置取樣并進行斷口微觀分析， 管體不同取樣位置如圖3所示。

沒有規矩就不成方圓。作為有幾十名學生的班集體，如果沒有一定的管理制度是難以開展好班級管理工作的。因此，應針對小學生的一些行為特點，制定出切實可行的班級管理制度。如，不按時完成作業，不當好值日生，與同學打架斗毆，損壞公物，有意撒謊等，都應受到相應班級管理制度的約束。在班級管理過程中，執行制度必須嚴格，要做到一視同仁。

2.1 鋼管管體起裂部位內外壁組織分析

人物紋和風景紋中描繪出的歐洲貴族的游樂、宴飲、典禮等場景迎合洛可可風格追求享樂的精神訴求，體現出輕松休閑的世俗生活感。

鋼板超聲波探傷波形圖如圖9 所示， 由圖9可以看出， 在距離鋼板頭部5 000 mm 左右、 寬度約640 mm 處存在一處報警缺陷， 該缺陷距離鋼板上表面深度約6 mm， 缺陷長度為392 mm、寬度為66 mm， 與金相形貌觀察結果一致

。因此推斷該缺陷源自連鑄坯， 初步猜測在連鑄過程中冷鋼掉入結晶器內， 冷鋼在未全部熔化之前便凝固在內弧面以下 （板坯的上表面往下）， 經過軋制延展形成該類缺陷。

2.2 斷口部位分析

此外， 對斷口進行能譜分析， 結果表明， 斷口主要以Fe 元素為主， 平均含量為98.92%， 同時含極少量的C 元素， 平均含量為1.08%， 并無其他元素成分， 斷口掃描電子顯微形貌如圖7 所示，能譜分析結果見表1。

將斷口劃分為12 個區域并進行金相組織觀察， 斷口區域劃分如圖5 所示。 觀察不同區域金相組織形貌， 發現沿壁厚方向、 距表面2/5 壁厚處， 存在不同于母材的鐵素體組織， 且鐵素體組織與管體母材部分界面結合緊密， 有些部位存在氧化鐵

， 斷口不同區域金相組織形貌如圖6 所示。

2.3 裂紋末端分析

根據連鑄機的特點， 同時結合鋼管擴徑開裂的原因， 分析結果如下：

現在Alice想要把式(1)中粒子A的量子態|φ〉A傳送給Bob,同時Bob希望將式(2)中粒子B的量子態傳送給Alice。為了提高通信的安全性,這樣的雙向傳輸需要在第三方Charlie的控制下進行,并且連接這三方的量子信道是一個預先被分配他們之間的一個真五粒子非最大糾纏態

弧形連鑄機的缺點是鋼水在凝固過程中非金屬夾雜物有向內弧側聚集的傾向， 易造成鑄坯內部夾雜物分布不均勻。 另外， 由于內、 外弧冷卻不均勻， 容易造成鑄坯中心偏析而降低鑄坯質量。

3 鋼板探傷情況

通過對2017年6月4—5日阿拉善右旗地區大范圍持續降水過程的環流形勢、影響系統和物理量分析，得出以下結論：①本次降水過程是在歐亞中高緯度兩槽一脊型的環流形勢下，500 hPa圖上短波槽與南支槽合并加強為主要影響的天氣系統；②在700 hPa圖上有西南渦的形成，孟加拉灣水汽隨西南渦的旋轉直接輸送到阿拉善右旗地區，且風場有輻合、切變，下游有高壓阻擋，有利于水汽的聚集；③地面圖上，阿拉善右旗地區一直在熱低壓控制下，且維持時間較長；④高空急流的抽吸作用明顯，加強了低層輻合抬升及對流上升運動。

4 結果分析與討論

將高溫鋼水澆鑄到一個或一組水冷銅質結晶器內， 鋼水沿結晶器邊緣逐漸凝固成坯殼， 待鋼水液面上升到一定高度， 坯殼凝固到一定厚度后由拉矯機將鑄坯拉出， 并經二冷區噴水冷卻使鑄坯完全凝固， 由切割裝置根據軋鋼要求切成定尺尺寸。 這種使高溫鋼水直接澆鑄成鋼坯的工藝稱為連續鑄鋼（簡稱連鑄）

。

弧形連鑄機的優點是設備高度低、 質量輕、成本低， 且設備的安裝和維護方便。 由于設備高度低， 鑄坯在凝固過程中承受的鋼水靜壓力相對較小， 可減小坯殼因肚獨變形而產生內裂和偏析， 有利于改善鑄坯質量、 提高拉速。

對起裂部位及裂紋末端組織形貌進行分析，結果表明， 由于在擴徑過程中， 與包裹在管體內未熔化的異物處發生了應力集中， 進而導致管體開裂

。

斷口裂紋末端金相組織形貌如圖8 所示， 由圖8 可見， 裂紋末端組織呈異常鐵素體形貌， 與起裂部位鐵素體組織類型一致， 異常鐵素體組織剖面如紡錘狀， 即露在鋼板上表面寬度只有約0.1 mm，往里延伸厚度約2 mm， 底部寬度約1.5 mm， 其他地方組織未發現變化， 屬于正常組織。

經分析， 發現管體起裂部位的組織為針狀鐵素體+珠光體， 與管體母材組織相同， 管體母材組織形貌如圖4 所示， 起裂部位斷口內、 外壁組織均為鐵素體+珠光體。

（1） 發生開裂的管道由生產的連鑄板坯制成， 板坯為該爐鋼的第三塊倍尺坯， 總在爐時間為480 min， 軋鋼總時間為7 min， 司爐工藝及軋制工藝、 節奏均正常， 軋制后鋼板未進行過翻板處理， 即連鑄坯的上表面和鋼板上表面以及鋼管內壁屬于同一個面

。 通過對斷口微觀組織進行分析， 確認該缺陷來自結晶器冷鋼掉入所致。

（2） 根據鋼板探傷波形圖進行排查， 發現連鑄坯內部存在夾雜物類缺陷， 應該為鋼板探傷漏檢

。 為了保證鋼管的生產質量， 應制定相應的探傷審核制度及探傷復查制度。

（3） 針對板坯連鑄偶發的冷鋼掉入結晶器事件， 應制定相應的生產組織及安全生產制度。

（4） 在連鑄開澆之前應對結晶器面板、中間包表面進行檢查確認， 確保清潔及無冷鋼粘附。

5 結束語

L450M 鋼管擴徑后開裂， 經過現場勘查、取樣分析及過程履歷排查， 確定本次事件是由于連鑄過程中冷鋼掉入結晶器內未完全熔化， 冷鋼包裹在板坯內， 經軋制形成長度約390 mm、 寬度約66 mm、 深度約6 mm 的缺陷。 該問題為無損探傷人員漏檢所致， 通過核查探傷記錄，確定該起事件為孤立事件。 同時， 針對連鑄及探傷檢測應制定相應的核查措施， 避免此類問題再次發生。

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