高强船板探伤缺陷原因分析

2019-04-10李德强杨洋

鞍钢技术 2019年2期

李德强，杨洋

（1.海军驻鞍钢军事代表室，辽宁鞍山 114009；2.中国船舶工业物资东北有限公司，辽宁鞍山114009）

世界航运业的迅猛发展对船舶质量要求越来越高，各种大型船舶、特种船舶对造船材料的要求也随之不断提高［1］。在保证船板具有高强度、高韧性、耐腐蚀、焊接性能等基础上，更需要关注钢板的内部质量，只有严格遵守船板内部缺陷把控标准，才能保证船板使用中的安全性和可靠性。但在近期高强船板生产过程中，发现个别批次钢板探伤不合标准。为了改进产品质量，现场取样进行低倍、夹杂物评级，采用扫描电镜进行检验、分析，查找确定探伤不合原因。

1 实验材料与方法

1.1 实验材料

实验材料取自国内某钢厂厚板线生产的14 mm高强船板，其化学成分见表1。生产工艺流程为铁水预处理→转炉冶炼→炉外精炼→连铸→钢坯缓冷→钢坯清理、修磨→钢坯加热→4300 mm轧机轧制→缓冷→探伤→热处理→性能检验→检查→入库。

采用液浸法（耦合剂为水）对该高强船板进行在线探伤，采用双晶片探头脉冲反射法对钢板进行超声波检验，发现距头部1 000 mm及距尾部800～1 400 mm的心部位置均出现密集缺陷，在缺陷密集处画线取样并标明轧向，在头、尾各取一块尺寸为14 mm×200 mm×200 mm的试样。

表1 高强船板成分（质量分数） %

1.2 实验方法

使用GE USN60无损探伤设备进行手动探伤并取回试样，标记探伤问题位置，钢板取样位置见图1。

图1 钢板取样位置

110#、30#为低倍试样，经铣、磨后根据GB/T 226-2015《钢的低倍组织及缺陷酸蚀检验法》评价缺陷。 11#、111#、112#、3#、31#、32#、33#为金相试样，利用ZEISS Axiovert 200 MAT金相显微镜，根据GB/T 10561-2005《钢中非金属夹杂物含量的测定标准评级图显微检验法》进行评级，再利用ZEISS SUPRA55进行扫描观察，确定夹杂物成分。钢板头部11#在锯切过程中暴露出肉眼可见缺陷，如图2所示。

图2 钢板头部11#肉眼可见缺陷

2 实验结果与分析

2.1 低倍分析

使用热混合酸进行低倍检验，头部110#、尾部30#试样缺陷在低倍酸蚀面上以分层形式显现，其中探伤时缺陷密集的尾部30#位置，在整个截面的中心线处整体分层，见图3。头部11#探伤缺陷尺寸与实际缺陷尺寸对照见图4。经探伤初步确定缺陷尺寸为150 mm×35 mm，实际缺陷尺寸为200 mm×35 mm，缺陷尺寸在纵向存在偏差，从该试样分析结果来看，探伤检验适用于缺陷大致定位，但不适用于缺陷尺寸准确定量。

图3 钢板低倍照片

图4 钢板头部11#试样缺陷尺寸

2.2 夹杂物分析

头部 11#、111#、112#3 个试样的夹杂见图 5，尾部 3#、31#、32#、33#4 个试样的夹杂见图 6。其中，111#和112#中有黑色条状物贯穿中心，已经超过标准中C类硅酸盐类粗系最大3.0级、D类球状氧化物类粗系1.0级。尾部4个金相样均有黑色条状物贯穿中心，D类球状氧化物类夹杂物级别不高、最严重位置C类硅酸盐夹杂超过3.0级，初步可确认造成探伤不合的原因是钢板厚度中心有黑色条状物，具体成分通过后续扫描确认。

图5 头部11#试样夹杂

图6 尾部3#试样夹杂

2.3 扫描分析

由于钢板头部试样111#、112#处于同一位置，因此，以111#扫描结果为代表，其成分扫描见图7、夹杂物成分见表 2。钢板尾部 3#、31#、32#、33#中，选取31#、32#为代表进行分析，其成分扫描见图8，夹杂物成分见表 3。头部主要成分为 Ca、Si、Mg、Al、Ba、O、Na、F 等元素，尾部主要成分为 Ca、Si、Mg、Al、O、Na、F等元素，与高强船板基体成分差异极大，与保护渣成分类似，保护渣成分见表4，认为钢板探伤不合是炼钢连铸过程中保护渣等材料卷入坯料造成。