預防42CrMo鋼管產(chǎn)生裂紋的方法

鋼管出現(xiàn)裂紋是我們最值得關(guān)注卻無法避免的缺陷，42CrMo鋼管通過對異型坯溫度場和應力場有限元分析，結(jié)合現(xiàn)場工藝條件實際測量和鑄坯低倍、高倍檢測，對腹板裂紋進行了深入分析研究，明確了42CrMo鋼管裂紋的產(chǎn)生機理，為從根本上解決腹板裂紋奠定了基礎。

(1)異型坯斷面形狀不規(guī)則，很難實現(xiàn)均勻冷卻，造成鑄坯表面溫度梯度大，現(xiàn)場實測表明腹板中心溫度比腹板圓角部位低120—240~C，且腹板處于低溫脆性區(qū)，裂紋敏感性強。異形坯低倍組織顯示柱狀晶分布很不均勻，進一步證明了異型坯冷卻的不均勻性。

(2)42CrMo鋼管溫度的不均勻造成應力分布的不均勻，通過有限元分析法模擬溫度場和應力場，結(jié)果表明腹板部位應力特別集中，是其他部位的3倍以上，且受異型坯斷面不規(guī)則性的影響難以消除。腹板部位應力集中，且溫度處于低溫脆性區(qū)，裂紋出現(xiàn)的幾率增加。

(3)異型坯形狀的不規(guī)則性還決定了凝固時坯殼受力的特殊性。與普通板坯相比，異型坯形狀特殊，受力方向復雜，其最大區(qū)別在于：①腹板坯殼收縮受翼緣(結(jié)晶器凸出部分)的牽制，形成額外的應力，而板坯寬面坯殼收縮自由；②翼緣的變形使得腹板與結(jié)晶器壁之間的摩擦力增加，造成腹板坯殼冷卻收縮所產(chǎn)生的應力更大；③在結(jié)晶器下部和二次冷卻區(qū)，翼緣收縮變形使腹板表面裂紋擴展趨勢增大。http://www.dnf3.cn
(4)通過裂紋的高倍分析，發(fā)現(xiàn)裂紋處夾雜物含量較高，主要是錳、硅氧化物和硫化物，這些夾雜物的存在顯著降低了鋼的高溫力學性能，若腹板夾雜物聚集部位應力集中更易產(chǎn)生裂紋。同時，鋼種夾雜物較多也是影響異型坯包晶鋼產(chǎn)品超低溫條件下物理性能不合格的重要原因。經(jīng)過分析，認為鑄坯夾雜物主要是鋼水潔凈度不高和鋼水的二次氧化造成的。

2015年7月17日

山東龍川金屬材料制造有限公司