37Mn5热轧钢管内壁裂纹失效分析.pdf

第41卷第1期
全属熟
Vol 41 No
2016年1月
HEAT TREATMIENT OF METALS
January 2016
37Mn5热轧钢管内壁裂纹失效分析
曹晶晶,赵文武,李阳,李河宗
(河北工程大学机电工程学院,河北邯郭056038
摘要:37Mn5钢是生产J55级石油套管的专用钢种。本文采用着色渗透检验、光学显微鏡、SEM及FIDS等手段对调质处理后37Mn5
热轧钢内壁裂纹的形貌、非金属夹杂物与显微组织、断?形貌等进行研究并分析裂纹的形成原因。结果表明,非金属夹杂物为硫化
物,其粗细等级为1.5级;内壁裂纹较短,深度较深,裂纹基本垂直于内壁,裂纹尾端尖锐、细小,阻裂纹内部存在氧化物并有氧化脱
碳现象,经FDS分析该氧化物为氧化铁,说明该裂纹为非淬火裂纹,出此推断该裂纹是在穿轧时形成,并在淬火应力作用下进一步
扩展形成一定深度的纵向裂纹。
关键词:37Mn5钢管;内壁裂纹;断口形貌;氧化物;穿轧
中图分类号:TG162.84文献标志码:A文章编号:0254-6051(2016)01-028-05
Failure analysis on inner surface crack of 37MN5 hot-rolled steel tube
Li Yang, Li He
(College of Mechanical and Electrical Engineering, Hebei University of Engineering, Handan Hebei 056038, China
Abstract: 37 Mn steel s a e-u e t ruce 5 ade l asin. Te mo ie, non-metallic inclusions, mirstrutur
and fracture morphology at the inner surface crack of 37 Mn5 hot-rolled steel tube after quenching and tempering treatment were investigated
and the fracture cause was analyzed by means of ye check, optical microscope, SEM and EDS analysis. The results show that the non-
metallic inclusions are sulfide with the size of 1.5 grades. The inner surface crack is short, deep and perpendicular to the inner surface, and
the crack-end is small and sharp, besides oxidizing decarbonization and iron oxides exist inside the crack observed by E DS analysis. It can
be concluded that the crack is non quenching crack and formed in piercing and rolling process, and further crack propagates due to quenching
stress, which leads to the formation of a certain depth longitudinal crack
Key words 37 Mn5 steel tube; inner surface crack; fracture morphology; oxide; piercing and rolling
37Mn5钢属于石油管钢中的一种材质,是生产主要从控制钢的化学成分、调整连铸工艺等方面入手,
J55级石油套管的专用钢种,广泛应用于石油化工行
方面避免非金属夹杂物的析出而在轧制过程中产生
业2。近年来、随若国内石油行业快速发展,对钢材折叠缺陷,另一方面避免发生组织转变而产生应力集
质量要求也越来越高。由于石油套管的主要作用是固中形成裂纹缺陷1。日前,对37Mn5钢轧制及调质
定油井壁,套管的外部工作环境要承受各类地层的地处理过程中产生裂纹缺陷的研究还较少,本文针对
压和地下水的压力,套管的内部工作环境要承受泥浆37Mn5热轧钢管在调质处理后内壁产生裂纹缺陷的原
的内压以及水蒸汽的乐力,有时还要承受腐蚀性液体因进行了分析,以期指导生产和提高产品质量。
以及气体的侵蚀,这就要求套管既要有抗挤斥破坏强
度乂要有耐内压的屈服强度,以及耐热和抗腐蚀的能1试验材料与方法
力时。37Mn5钢石油套管是石油钴探用重要器材,是
本试验所用原材料为某钢管公司生产的热轧态
维持油井运行的生命线,一旦套管本身由于某种原因37MnS钢管,其主要化学成分如表1所示。试验
而损坏,可能导致整口井的减产,甚至报废。由于37Mn5热轧钢管的规格为的114mmx8mm。在箱式
37Mn5钢为裂纹敏感性钢种,其在连铸、轧制及后续热电阻炉中对37Mn5热轧钢管进行质处理,淬火温度
处理过程中易产生裂纹而重影响钢管的各项性为(88±10)℃,保温时问为30min,水谇,回火温度
能指标及使用效果。对す于其裂纹成因的分析与改善,为(560士10)℃,保温时间为50min。对调质处理后
收稿日期:2015-06-13
的钢管进行超声检验,发现部分钢管内壁出堄裂纹
基金项目:河北省自然科学基金(E2013402064)
缺陷
作者简介:曹晶晶(1982-),女,讲师,博十,主要从事金属热处理研究,
对调质处理后出现裂纹的37Mn5热轧钢管进行
已发表论文20余篇,联系电话:03108578223,F-mail: caojingjing1105
着色检验,并选取部分裂纹区域进行裂纹形貌及显微
doi:10.13251/J.issn.0254-6051.2016.01.047
组织观察。试样经抛磨处理后用4‰硝酸酒精进行腐