管线钢边部翘皮缺陷分析

杨译

摘要：本文采用扫描电子显微镜、能谱仪，对J55管线钢边部翘皮缺陷的表面和截面进行了分析。并通过大量实验与实际发生现象进行对比，根据其特性及各项性能指标情况以及在实际中的应用效果需求，有针对性的组织研究其产生缺陷的真实所在。并对其形成因素予以深度剖析，并通过分析，逐步研究翘皮的内部组织结构，还包括力学性能方面的分析。结果表明，翘皮下存在明显高温氧化物质点和组织脱碳现象，表明J55边部翘皮缺陷与板坯状况息息相关。

关键字：J55，翘皮，氧化铁，高温氧化质点，脱碳

中图分类号： O652 文献标识码：A 文章编号：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

石油专用管材主要有套管、油管以及各种钻探工具等。套管按作用分为导管、表层套管、技术套管和油层套管。国际上常用美国APISPEC 5CT 标准对套管的生产和使用做出规定。石油套管用钢J55是石油、天然气开采过程中使用的重要材料，根据其使用环境与失效形式，石油套管的力学性能要求为高强度、高韧性、高螺纹连接强度和高抗挤毁性；几何尺寸要求壁厚均匀、尺寸精确。

2、缺陷描述

如下图2.1所示，翘皮表观形貌呈鱼鳞片状，分布在上表面距离边部30-50mm范围内，在带钢长度方向上断续出现。翘皮缺陷形态大概有两类：线条感较强的条状；片状。其中条状缺陷居多，本次取样为条状缺陷样。

（a）取样标示图 （b） 局部放大图

图2.1 J55边部翘皮缺陷实物图

经过查阅本批J55管线钢的轧制参数（如表一所示），发现热轧关键温度参数控制良好，终轧温度和卷取温度无异常。

表一 轧制技术参数

3、扫描电镜与能谱分析

在同一块样板上，起皮部位取样编为1#和2#，对样品表面及截面观察。如下图3.1所示，表面形貌观察发现，缺陷处残留起皮宽度约13.4mm，深度约1.08m；截面形貌观察可以看到，翘皮缺陷皮下及皮下裂纹内部分布有大量块状和颗粒物。

（a） 缺陷表面形貌 （b） 缺陷处截面组织

图3.1 J55翘皮表面及截面缺陷形貌

如图3.2所示，截面组织分析可以看到基板组织为典型铁素体+珠光体组织，铁素体晶粒细小，尺寸均匀；翘皮缺陷处组织多为单一多边形状铁素体组织，铁素体晶粒尺寸差异很大，存在铁素体晶粒的异常长大，缺陷处未见明显珠光体组织，翘皮处存在一定程度的脱碳。

图3.2 翘皮缺陷处截面组织

典型翘皮缺陷处翘皮处能谱检测结果如图3.3所示，可以看到翘皮处分布的块状物主要为氧化铁，相邻氧化铁块状物之间断开，疑为大块氧化铁皮在轧制过程中被碾压破碎而形成；翘皮处基板能谱检测结果如图所示，可以看到基板处除存在块状氧化铁外，还存在疑似硫化锰和硫化钙的颗粒物；翘皮裂纹附近能谱检测结果如图所示，翘皮缺陷附近附近主要为氧化铁块、少量合金元素氧化物以及疑似氧化铝夹杂的细小质点。

图3.3 翘皮缺陷处翘皮处能谱检测结果

4、分析与讨论

（1）翘皮呈鱼鳞片状，分布在上表面距离边部30-50mm，在长度方向上断续出现，热轧关键温度参数控制良好。

（2）翘皮基板组织为铁素体+珠光体组织，铁素体尺寸细小均匀，缺陷处铁素体晶粒尺寸差异很大，存在铁素体晶粒的异常长大，缺陷处未见珠光体组织，存在一定程度的脱碳现象。

（3）翘皮裂纹内分布有大量氧化铁块，裂纹附近检测到少量硫和钙的颗粒物，翘皮裂纹萌发处存在明显高温氧化物质点，裂纹附近存在大量氧化铁颗粒物、少量合金元素氧化物以及疑似氧化铝夹杂的细小质点。

5结论

通过对该管线钢边部翘皮缺陷的研究，翘皮缺陷成因可能与板坯表面缺陷关联，建议加强板坯表面清理与检查。在实际生产过程中，应及时调整工艺，并控制好内部晶粒组织结构，着重对脱碳现象加以关注，防止高温氧化物的扩散以及由于各种原因在钢坯表面形成的夹杂等颗粒物的现象发生。

参考文献

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