锅炉烟管扳边时开裂原因分析

锅炉烟管扳边时开裂原因分析摘要：采用化学分析和金相检验等方法对工业锅炉烟管扳边开裂原因进行了分析。结果表明，钢管中存在折叠及较严重非金属夹杂物是导致开裂的主要原因。主题词：烟管；扳边开裂；折叠；非金属夹杂1情况简介上海某锅炉厂从江西某钢厂购进一批钢管，材质20号钢，规格为63.5mm×3.5mm。用此钢管制作工业锅炉烟管，在扳边时常发生开裂现象，且开裂数量较多，使该厂造成一定经济损失。为分析开裂原因，任取一根开裂烟管进行解剖分析。2检验2.1宏观检验图1为扳边时在钢管圆周方向及纵向产生的开裂形貌。宏观下，其裂缝断口齐平，没有明显塑性变形，呈脆性断裂特征。钢管未经扳边一端，可见其内表面有重皮现象，见图2。图1钢管扳边开裂形貌图2钢管内表面翻边形貌2.2宏观酸蚀将钢管未经扳边一端精车后进行常规酸蚀试验，发现在横截面上存在数条“裂纹”，“裂纹”起始于内表面，且与其成一定角度并向外表面伸展，见图3。图3端面裂纹宏观形貌2.3化学成分分析在开裂钢管上取样进行化学成分分析，结果列于附表。由表可见，此钢管化学成分完全符合GB699-1965标准20钢的要求。2.4金相检验(1)非金属夹杂物检验在钢管开裂处截取纵向试样，显微镜下观察，可见氧化物、硫化物及硅酸酸盐夹杂物。根据GB10561-1989《钢中非金属夹图3端面裂纹宏观形貌杂物显微评定方法》标准评定为A3，B1和C2(总量为6级)，见图4。长条状夹杂物分布方向与裂纹方向一致，裂纹尾端延伸着硫化物夹杂物，见图5。图4非金属夹杂物分布情况100×图5裂纹尾部夹杂物形貌100×(2)显微组织检验在开裂处截取横向试样，光学显微镜下观察，裂纹两侧明显脱碳，基体显微组织为铁素体+珠光体，见图6。铁素体晶粒度按GB6394-1986《金属平均晶粒度测定方法》评定为8级。图6裂纹两侧脱碳情况及显微组织分布情况100×3结果分析(1)上述检验结果表明，失效烟管的化学成分符合规定要求，其显微组织正常。(2)在钢管横截面上有与内表面成一定角度的裂纹，裂纹两侧有脱碳现象，据此，可判断此裂纹系折叠。折叠是钢管在轧制过程中将重皮或氧化皮带进而造成的。折叠是一种表面缺陷，起到缺口的作用，它破坏了钢材金属的连续性，导致材料强度降低，从而使钢管在受外力时，即在扳边时，裂纹由此产生并扩展，造成开裂。(3)由图4和图5可知，该钢管中存在严重的非金属夹杂物，夹杂物沿轧制方向分布。因夹杂物与金属基体结合力很弱，从而破坏金属基体的连续性，使钢材强度降低。钢管在扳边变形过程中，在张应力作用下，易在金属基体与夹杂物的交界面上产生微裂纹，从而成为钢管开裂的潜伏因素，所以钢材中存在严重夹杂物有利于裂纹的产生和扩展。4结论与建议(1)根据上述检验结果，钢管内表面存在折叠及钢管中存在严重非金属夹杂物是导致钢管在扳边过程中管端开裂的主要原因。(2)应选用质量较优的钢管，同时加强材料表面质量的检验。