沧州冀云管道装备有限公司通过观察N80Q石油套管管端裂纹缺陷的宏观、 (黄经理 QQ) 微观形貌,以及分析其力学性能和化学成分,找出了裂纹产生的原因。结果表明:裂纹产生在钢管穿孔和热轧过程中,主要是由热轧工艺不合理、管坯加热温度不均匀造成的。热轧是无缝钢管生产的重要工序之一,其工艺方案制定的合理与否,直接影响到轧后钢管的尺寸精度和表面质量, 不合理的工艺方案会使钢管内表面产生折迭、裂纹和拉凹等缺陷,而轧制过程产 生的缺陷将会在后续热处理工序中进一步演变和扩展,严重影响钢管的使用寿命。N80Q钢(相当于我国的30Mn5钢)石油套管是API标准中一种常用的油套管( 为无缝钢管),标准规定其成品管材的热处理工艺为淬火和回火。某公司采用热轧工艺及后续的调质热处理生产规格为244.48mm×11.99mm的N800钢石油套管,钢管单根供货长度为11.5~12.5m,在对其成品管端用磁粉探伤进行无损检测时发现有批量套管的管端存在沿管子周向的裂纹缺陷,造成了巨大的经济损失。 N80Q钢管应进行全长淬火+回火,该公司调质热处理的淬火温度为880~940℃,水淬(喷淋)冷却至室温,630~690℃回火, 出炉矫直,冷床空冷至室温。成品管的组织为回火索氏体在裂纹处选取具有代表性的一个纵截面试样, 打磨抛光后用4%(体积分数)的硝酸酒精溶液腐蚀,采用MEF4M型光学显微镜及图像分析系统对裂纹处进行金相检验。可知,裂纹处试样的基体组织为回火索氏体和少量铁素体,晶粒度达到9.5级,夹杂物级别较低,最w大为1.0级。1.4裂纹宏观形貌 此次套管裂纹缺陷的一个典型特征是裂纹均位于距管端10~50mm的范围内, 利用超声波探伤对套管其余部位进行无损检测时未发现类似缺陷。通过用磁粉探伤对管端进行无损检测, 可以观察到此类裂纹在管子端面上的宏观形貌:缺陷沿管子周向扩展,最w长达到1/3圆周,裂纹在管子端面上的投影接近光滑圆弧。用超声波测厚仪对裂纹部位进行壁厚测量, 可以发现裂纹在管体纵向有一定延伸,裂纹位置处的管体壁厚约为管子公称壁厚的一半。1.5裂纹微观形貌,腐蚀前裂纹整体上较平直,沿管体纵向延伸约4mm,裂纹尖端较细,呈弯曲状,主要呈沿晶特征;腐蚀后远离裂纹区域的基体组织为回火索氏体, 裂纹两侧有全脱碳层,主要为铁素体,且呈较大的柱状晶粒,裂纹尖端扩展方向上有细小的二次裂纹,而且裂纹两侧有脱碳层,裂纹扩展趋势明显。1.5SEM形貌及EDS谱使用TESCAN-VEGALL型扫描电镜(SEM)和OXFOED- INCA350型能谱仪(ESD)对裂纹尖端和中部的夹杂物进行能谱分析。裂纹尖端灰色夹杂物的主要成分为铁和氧,还有少量锰;裂纹中部灰色夹杂物的主要成分与裂纹尖端的相似,因此可以判断这些铁的氧化物是在热加工过程中因 高温氧化生成的;裂纹尖端和中部夹杂物中锰的 含量均低于N80QQ钢中的锰元素含量,这可能是成分偏析引起的成分不均.