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大口径厚壁精密无缝钢管的缺陷原因

高铬铁素体不銹钢大口径厚壁精密无缝钢管的缺陷是柔韧性低、脆性断裂大,造成脆性断裂的根本原因主要有以下几个方面。

1.晶体粗壮。铁素体不銹钢大口径厚壁精密无缝钢管在加温和降温时不造成相变,铁素体原子蔓延快,有低的晶体粗化溫度和高的晶体粗化效率。粗壮的铸态结构特征必须利用压力处理碎化,而无法利用热处理工艺更改。在六百℃之上,铁素体不銹钢大口径厚壁精密无缝钢管的晶体逐渐成长。

若高溫加热、焊接或压力处理不合理,如溫度超过850~900℃,晶体即明显粗化。粗化的晶体导致大口径厚壁精密无缝钢管的冷脆倾向增大,室温冲击韧度很低。生产中需将终轧溫度或终锻温度控制在750℃或更低溫度,以及向厚壁精密钢管中加入少量的合金元素Ti等来控制和减少粗化倾向。

2.475℃脆性断裂。铁素体不銹钢大口径厚壁精密无缝钢管有着475℃脆性断裂。当钢中铬浓度超过十五%时,随着铬浓度的增高,其脆化倾向增加。精密厚壁无缝管在400~525℃区域内较长时间加温后,或在这个温度范围内慢慢降温时,会导致室温脆化,强度升高,塑性、柔韧性接近于零,同时耐热性能减少。这类状况以475℃加温时最甚,因此把这类状况叫做475℃脆性断裂。

一般认为,造成475℃脆性断裂的根本原因为:在脆化温度区域内长时间滞留时,铁素体中的铬原子趋向有序性,造成很多富铬的、点阵式结构特征为体心立方的α相,它与母体始终保持共格关系,造成了大的晶格畸变和内应力。其结果使大口径厚壁精密无缝钢管的强度提高,而使冲击韧度大为减少。

3.σ相脆性断裂。当钢中铬浓度超过十五%时,铁素体不銹钢大口径厚壁精密无缝钢管在520~820℃较长时间加温时,从δ铁素体中析出金属材料间有机化合物FeCr,称为σ相。因为σ相的析出使铁素体不銹钢大口径厚壁精密无缝钢管变脆的状况称为σ相脆性断裂。σ相有着高的硬度标准,造成时还伴随有大的体型效用,同时又往往沿晶界分散,因此使精密厚壁钢管造成了非常大的脆性断裂,并很有可能促使晶间腐蚀,减少抗氧化性能。现已造成σ相脆性断裂的钢再次加温至820℃之上,使σ相融入δ铁素体,紧接着迅速冷速,进而清除σ相脆性断裂,也防止造成475℃脆性断裂。σ相不仅在铁素体不銹钢中造成,在奥氏体不銹钢、奥氏体+铁素体不銹钢中也可以造成。

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