S355K2钢板超声波探伤不合原因分析.pdf

第36卷第3期
山东治
Vol 36 No. 3
2014年6月
Shandong Metallurgy
June 2014
∠AA∠∠A∠4∠∠
生产技术
S355K2钢板超声波探伤不合原因分析
李雪东
(山钢股份济南分公司中厚板厂,山东济南250101)
摘要:通过采用金相显微镜,扫描电镜和能谱仪对S355K2钢板探伤不合部位取样进行观察、分析后可知,试样内部的微
裂纹及贝氏体带是产生缺陷回波的主要原因。为此,采取强化精炼手段控制、对下线连铸坯实施堆垛缓冷、优化冷料厚板
坯加热时同等措施,保证了成材率,使S355K2钢板的探伤合格率提高了2%。
关键词:S355K2钢板;超声波探伤;金相显微镜;精炼
中图分类号:TG115.285
文献标识码:B
文章编号:1004-4620(2014)03-0020-03
S352欧标低合金板主要用于制造各类工程光,用4%硝酸乙醇溶液浸蚀。
机械,如矿山和各类工程施工用的钻机、电铲、电动1.1超声波探伤检测
轮翻斗车、矿用汽车、挖掘机、装载机、推土机、起重
根据《承压设备无损检测JB/T4730.3-2005标
机、支等机械设备及其他结构件。济钢超声波探准》要求,检测设备选择HS620数字式超声波探伤
伤合格率总体上保持在较高的水平,但近期生产的仪,并选择探头公称频率为5M、晶片尺寸为中20
S35K2出现批量超声波探伤不合的情况,不仅增加mm的单品直探头,以CBI-1试块5mm平底孔第
生产成本,还影响到订单的交付,为此,对S355K2超1次反射波高调整到满刻度的50%作为基准灵敏
声波探伤不合格的钢板进行取样研究分析,査找产度,对厚度规格为25mm的S355K2钢板进行超声波
生缺陷原因,采取相应措施。
检测,检测过程中发现钢板基体大部分检测区域均
1检测分析
无明显缺陷反射(见图1),但在距离钢板两侧纵边
约200~500mm范围内,存在带状探伤不合缺陷,缺
利用超声波探伤仪对探伤不合钢板的缺陷部陷深度约为钢板厚度的一半,缺陷第1次反射回波
位进行准确定位。取缺陷与轧制方向平行的部位,幅度在60%~90%(见图2),局部缺陷回波幅度甚至
然后在垂直轧制方向剖开,对横截面进行夹杂物、超过100%(见图3),但仍没有出现钢板一次底波明
金相检测及扫描电镜能检验。金相试样经研磨抛显降低或消失现象。
?「头02
088直辆头a2
和制
抑00
抑
增益
2131.54B
31.5 B
30,54B
10
1.D
10.0
13.8
25
13.1
图1无缺陷处UT波形图
图2点状缺陷∪T波形图
图3带状缺陷UT波形图
1.2金相检测
在探伤不合部位取一块试样进行金相检測,可
见试样中存在夹杂物和裂纹,如图4
采用4%硝酸酒精溶液对剖面金相检測试样进
行浸蚀,并在光学显微镜下进行观察,金相检测组
织见图5。显微组织观察,为典型的铁素体+珠光体
组织。晶粒度测量时采用评级图谱比照法,肉眼观
试样抛光面裂纹形貌
夹杂物形貌
图4裂纹及夹杂物形貌
察晶粒度为7.5级。14部金相检测图片中未发现明
视场的偏析带,500倍下观察偏析带内部存在裂纹。
显异常组织。中心部位100倍下可见较为粗大贯穿1.3扫描电镜检测
收稿日期:2013-09-24
对夹杂物做能谱分析结果如图6、图7。硫化物
作者简介:李雪东,男,1983年生,2008年毕业于内蒙古科技大学金
属材料工程专业。现为山钢股份济南分公司中厚板厂助理工程
夹杂主要为MnS夹杂,试样中MnS夹杂呈链条状分
师,从事新产品的研发、无损检测等方面的工作。
布,尺寸较小,在25um左右,MnS夹杂随基体变
李雪东等
S35K2钢板超声波探伤不合原因分析
2014年第3期
内部存在裂纹500×较为粗大贯穿视场的偏析带100
图9扫描电镜下裂纹形貌
图5金相显微镜下缺陷部位组织
度较快,过冷的奥氏体转变为贝氏体。贝氏体属于
形,不会产生异常波形。大型复合夹杂是造成钢板硬相组织,变形量小,在轧制过程中阻碍铁素体变
探伤不合格的一个原因,小于50um单个夹杂物
形,导致应力集中,在冷却速度较快条件下,贝氏体
般不会造成探伤不合格,但大量的MnS叠加存在,与珠光体界面可产生裂纹2。
会使超声波衰减,影响探伤合格率。氧化物夹杂
主要为氧化铝,硅酸盐类夹杂,这些夹杂物虽然级
别不高,但在钢中存在聚集现象,也能引起探伤不合。
谱图 C Si S Mn Fe
谐图10.92065
2.3396.10
谐图20
1.2098.80
谐图31.02061
2.349603
谐图40
1.2998.71
谱图5
33.3564.04261
图10扫描电镜下异常组织形貌及能谱
由图10可看出,在厚度中心偏析带内存在MnS
夹杂物的聚集,对钢板探伤产生不良影响,聚集的
图6试样中硫化物夹杂物形貌及能谱
硫化物夹杂在组织应力、热应力及外力的作用下易
形成裂纹源。
为探明偏析成分,对基体组织、带状区域组织
和裂纹附近组织进行能谱面扫描,发现带状组织区
域和裂纹附近存在严重的成分偏析现象,带状组织
um trn mar
中锰含量2.34%,高出基体成分许多,因此钢板中心
异常组织的出现与钢中Mn元素偏析有关,碳、锰和
图7试样中硅酸盐、氧化铝夹杂物形貌及能谱
钢板中心位置存在裂纹,裂纹形状不规则,且
硫等元素的富集使得该区域的CCT曲线右移,这样
呈现不连续性。图8所示裂纹内部存在Nb和T的
既使钢板中心的冷却速度比较缓慢,仍然可以相变
生成贝氏体和马氏体组织。
化合物和长条状的硫化物夹杂。在电镜下放大至
5000倍观察裂纹形貌(见图9),裂纹宽度在2m2分析与讨论
左右。裂纹附近组织呈现贝氏体形态。
从金相检测分析可知,钢板中心存在偏析、微
裂纹以及MnS夹杂物等缺陷,正是这些缺陷的存在
导致钢板中心部位声阻抗发生变化,是造成探伤不
合的直接原因。钢板中各组成元素在结晶时分布
不均匀,在钢坯冷却过程中,由外到里冷却,由于各
元素熔点不一,熔点高的物质首先在钢液中凝固出
来,熔点低的物质则随温度下降而逐渐凝固。偏析
图8裂纹形貌及夹杂物能谱
破坏了金属的连续性,影响钢板的力学性能。
钢板中心部位除存在裂纹外,还存在带状组织
25mm规格S355K2精轧开轧温度为832℃,精
偏析。通过扫描电镜观察(如图10)可知,试样中心轧终轧温度806℃。高温区MnS夹杂比钢基体更容
基体组织主要为铁素体+珠光体,偏析带内组织为易变形,因此,MnS夹杂在轧制应力的作用下变为长
贝氏体,带宽为100μm左右。贝氏体是在轧后控条状。由于MnS夹杂与钢基体的热膨胀系数有很
冷过程中形成的,铸坯中心偏析严重轧制后冷却速大差异,轧后冷却过程中产生的收缩量不同,使部