直缝焊管件的失效

唐景笃 吴志刚

【提 要】采用金相显微镜图像分析系统对管件断裂原因进行分析。脱碳、焊后应力集中是失效的主要原因。并提出改进意见和建议。【关键词】脱碳；热影响区；焊接线能量；焊接应力；断裂.

【中图分类号】TK226 【文献标识码】A 【文章编号】1672-5158（2013）03-0202-02

一、概况：

某公司采用公司Q195热轧带钢生产成直缝钢管，最后制成的消防管件，消防管件在打压（涨管）过程中造成断裂失效如图，对管件断裂进行失效分析。

检验结果：（参照GB10561-2005，GB224-87，GB6394-2002）

1.硫化物类：A3

2.管件的内表面脱碳层为100μm，管件的外表面脱碳层为150μm。

3.焊缝两侧同样位置，断裂处晶粒度为10.0级，未断裂处晶粒度8.0级。

四、断裂原因分析：

1.管件采用高频直缝管制作，高频直缝管焊接加热及冷却速度特别快，易于促使HAZ硬化低碳钢的不完全重结晶区，在急冷急热的条件下会表现出高碳钢的特点。

其热影响区也存在过热区、重结晶区、不完全重结晶区和再结晶区诸区段。此外，在低碳钢焊接热影响区，还可能存在一个组织上与母材并无区别.但塑、韧性显著低于母材的脆化区，因该区呈蓝萦色而得名蓝脆性区，其温度范围可自200℃一直延伸到750℃。

从图片a2 、a1、b1、b2中对比晶粒大小，断裂处晶粒度为10.0级（晶粒大小不均匀），未断裂处晶粒度8.0级（晶粒大小均匀）。晶粒大小不均匀就造成热影响区应力集中，同时在急冷急热的条件下会表现出高碳钢的特点，就会体现钢材在很小的力的作用下发生脆断，于是管件在打压时，很小的力，几乎没有延伸的情况下断裂失效。

2. 管件的表面脱碳严重，内表面脱碳层为100μm，外表面脱碳层为150μm，总计达250μm。实验表明，钢材在做拉伸实验时，加载力的过程中，钢带的表面回产生很多裂纹；弯曲实验时也产生裂纹，造成力学实验不合格。如图b2中的圆圈内的裂纹，就是一个裂纹源。

3.硫化物类夹杂物含量达到3级，虽然硫化物类夹杂物的延伸性好，但是会导致延伸率降低，就造成管件在打压过程中打压压力很小，远没有达到钢材的延伸率就发生断裂失效。

五、结论：

管件外表面受到大的拉应力，同时从试样外观检验，管件断裂发生在高频焊缝的热影响区，没有断在母材和焊缝上。微观观察，对照焊缝的两侧（没有断裂的一侧和断裂的一侧），管件断裂侧热影响区较小。高频焊管时为了提高产量，采用高的焊接速度，形成的热影响区小，导致热影响区与母材的晶粒差异较大，造成了明显的分界线，