关于焊管热处理后压扁试验失效的分析研究

吴国强　王小刚　刘光运

摘 要：采用直缝焊管经过调质热处理生产API5CT钢级的高抗挤毁石油套管，在对焊缝部位进行压扁试验的过程中，焊缝部位（即90°位置）沿纵向开裂，压扁试验失效。

关键词：石油套管；焊管；焊缝；压扁；失效

1 概述

近期，采用直缝焊管生产的钢级为TPHCP110石油套管，钢号为27Mn6、炉号为9410043，规格为Ф193.68×9.52mm，在对焊缝部位进行压扁试验的过程中，焊缝部位沿纵向开裂。为查明焊管开裂的原因，取四个带有不同程度开裂的压扁试样缺陷的样管进行分析，同时取一段完整的样管进行对比分析。

2 分析研究

2.1 宏观观察和取样

送检的四个压扁试样焊缝部位均有不同程度开裂，开裂严重的裂纹沿纵向穿透整个试样，裂纹开口较宽；开裂轻微的在试样中部的焊缝处有一条细小的裂纹。压扁试验焊缝部位开裂宏观形貌如图1、图2。在开裂最严重的试样（1#）和开裂最轻微的试样（2#）上的焊缝部位各取三块金相试样进行分析，在焊缝附近取一块化学试样进行成分分析。同时在完整的样管（3#）上的焊缝部位、远离焊缝180度部位分别取一块试样进行金相对比分析。

2.2 化学分析

2.3 金相分析

抛光后横向观察：1#试样横截面焊缝部位外壁缺陷是深6.6mm的大裂纹，裂纹开口较宽，垂直于表面分布，裂纹周围无夹杂物偏聚，在焊缝部位未发现焊接缺陷以及管体表面原始缺陷；2#试样横截面焊缝部位外壁缺陷是深约0.6mm裂纹，裂纹垂直于表面分布，裂纹周围无夹杂物偏聚，在焊缝部位未发现焊接缺陷以及管体表面原始缺陷。抛光态1#试样横截面焊缝部位外壁裂纹局部形貌如图3所示，2#试样横截面焊缝部位外壁裂纹局部形貌如图4所示。

腐蚀后观察：1#试样横截面焊缝部位组织为回火索氏体+网状铁素体+回火贝氏体，裂纹沿焊缝分布，其中网状铁素体含量较多，网状铁素体沿焊缝径向分布，裂纹分布在铁素体带上，1#试样横截面外壁裂纹周围组织局部形貌见图5、局部放大形貌见图6；2#试样横截面焊缝部位组织为回火索氏体+网状铁素体+回火贝氏体，网状铁素体含量较1#试样的要少，同样裂纹沿焊缝分布，2#试样横截面外壁裂纹周围组织局部形貌见图7；3#试样焊缝部位组织同样为回火索氏体+网状铁素体+回火贝氏体，3#试样焊缝部位组织局部放大形貌见图8。

对比分析3个试样焊缝部位的组织以及远离焊缝部位的基体组织，发现焊缝部位均有大量网状铁素体，基体部位近外壁也有较多的网状铁素体，中部及近内壁组织几乎都是回火索氏体。远离焊缝部位基体近外壁组织局部放大形貌见图9，近内壁组织局部放大形貌见图10。

3 结束语

（1）样管的化学成分分析结果未见异常。（2）样管基体部位的夹杂和晶粒度正常。（3）样管基体近外壁组织为回火索氏体+网状铁素体+回火贝氏体，中部及近内壁组织为回火索氏体。焊缝部位组织同样为回火索氏体+网状铁素體+回火贝氏体。（4）样管焊缝开裂部位无夹杂物偏聚，未发现焊接缺陷以及管体外壁原始缺陷，严重开裂的1#试样裂纹深6.6mm，轻微开裂的2#试样裂纹深0.6mm。1#试样裂纹周围组织有较多的网状铁素体，2#试样裂纹周围组织网状铁素体含量相对较少。（5）从样管焊缝部位开裂的宏观形态和微观组织特征判断：焊管压扁试验焊缝部位开裂可能与焊缝部位组织有关，即焊缝部位网状铁素体含量较多。