·98· 北京科技大学学报 第34卷 由于五害元素的氧化位能比铁元素的低而不易被氧 化，管坯加热过程中表面形成大量的氧化铁皮，随着 氧化铁皮的不断增厚，五害元素不断地被排挤到金 属基体中去，使管坯表面晶界处富集更多的低熔点 有害元素，导致晶界进一步弱化，高温加热时促使管 坯表面开裂氧化，穿孔和轧管后在管子表面形成细 小的网状裂纹缺陷，宏观形貌见图7.解剖后对横截 200m 面进行观察发现：裂纹沿晶开裂，网状裂纹深度约 图8轧管横截面外壁网状裂纹微观形貌 1~5mm不等，网状裂纹横截面形貌见图8. Fig.8 Microscopic photo of reticular crack on the cross section of the pipe 以钢级为P110、规格为244.48mm× 11.99mm的套管为例. 宏观特征：裂纹多沿钢管纵向开裂，开裂长度在 1000mm以上，开裂源部位钢管向外膨胀.中间开 裂源部位呈破碎状，外表面断面为斜面，管子外壁约 占1/3壁厚是轧管过程形成的折叠，从中部至内壁 图7轧管表面网状裂纹宏观形貌 为撕裂开的新鲜断口（打压过程裂纹扩展撕裂部 Fig.7 Macroscopic photo of reticular crack on the rolled pipe surface 分)，见图9 图9套管打压试验爆裂裂纹宏观形貌 Fig.9 Macroscopic photo of burst split in casing hydraulic test 微观特征：表面开口折叠裂纹周围有氧化脱碳， 开裂源部位所取样品外表面折叠裂纹和内部扩展裂 纹局部形貌见图10.开裂源部位断口经能谱微区定 性定量分析发现，晶界上有Sn、As、Cu元素偏析，总 和高达2000×10-6以上.化学成分分析表明，虽然 钢中S、P总体含量水平不高，但S、P元素本身沿晶 偏析倾向及与其它有害元素互作用的倾向较大，在 200um 晶界上也产生了偏析，促使龟裂的产生并加重其 图10表面折叠周围氧化脱碳组织局部形貌 危害。 Fig.10 Photo of oxidizing decarbonizing microstructure around the 爆裂原因：由于连铸坯中有害元素Sn、As、Cu folding 含量偏高，这些有害元素是易偏析和低熔点元素，它 们易在晶界处偏聚，并在晶界上形成低熔点薄膜，降 的管体部位产生爆裂 低钢的晶界强度和高温塑性，成为裂纹开裂和扩展 2.4连铸坯表面渗铜产生铜脆裂纹 的有利通道，导致管坯加热过程和后续轧管过程产 有害元素Cu的熔点较低(1083℃)，若钢中Cu 生折叠裂纹缺陷，水压试验过程折叠缺陷尖瑞产生 含量较高，会发生C山向晶界渗透，引起晶界脆化导 应力集中，促使裂纹快速向内部扩展，最终在最薄弱 致裂纹产生.这种裂纹在连铸坯上一般呈星状或龟北 京 科 技 大 学 学 报 第 34 卷 由于五害元素的氧化位能比铁元素的低而不易被氧 化，管坯加热过程中表面形成大量的氧化铁皮，随着 氧化铁皮的不断增厚，五害元素不断地被排挤到金 属基体中去，使管坯表面晶界处富集更多的低熔点 有害元素，导致晶界进一步弱化，高温加热时促使管 坯表面开裂氧化，穿孔和轧管后在管子表面形成细 小的网状裂纹缺陷，宏观形貌见图 7． 解剖后对横截 面进行观察发现: 裂纹沿晶开裂，网状裂纹深度约 1 ～ 5 mm 不等，网状裂纹横截面形貌见图 8． 图 7 轧管表面网状裂纹宏观形貌 Fig． 7 Macroscopic photo of reticular crack on the rolled pipe surface 图 8 轧管横截面外壁网状裂纹微观形貌 Fig． 8 Microscopic photo of reticular crack on the cross section of the pipe 以 钢 级 为 P110、规 格 为 244. 48 mm × 11. 99 mm的套管为例． 宏观特征: 裂纹多沿钢管纵向开裂，开裂长度在 1 000 mm 以上，开裂源部位钢管向外膨胀． 中间开 裂源部位呈破碎状，外表面断面为斜面，管子外壁约 占 1 /3 壁厚是轧管过程形成的折叠，从中部至内壁 为撕裂开的新鲜断口( 打压过程裂纹扩展撕裂部 分) ，见图 9． 图 9 套管打压试验爆裂裂纹宏观形貌 Fig． 9 Macroscopic photo of burst split in casing hydraulic test 微观特征: 表面开口折叠裂纹周围有氧化脱碳， 开裂源部位所取样品外表面折叠裂纹和内部扩展裂 纹局部形貌见图 10． 开裂源部位断口经能谱微区定 性定量分析发现，晶界上有 Sn、As、Cu 元素偏析，总 和高达 2 000 × 10 － 6 以上． 化学成分分析表明，虽然 钢中 S、P 总体含量水平不高，但 S、P 元素本身沿晶 偏析倾向及与其它有害元素互作用的倾向较大，在 晶界上也产生了偏析，促使龟裂的产生并加重其 危害． 爆裂原因: 由于连铸坯中有害元素 Sn、As、Cu 含量偏高，这些有害元素是易偏析和低熔点元素，它 们易在晶界处偏聚，并在晶界上形成低熔点薄膜，降 低钢的晶界强度和高温塑性，成为裂纹开裂和扩展 的有利通道，导致管坯加热过程和后续轧管过程产 生折叠裂纹缺陷，水压试验过程折叠缺陷尖端产生 应力集中，促使裂纹快速向内部扩展，最终在最薄弱 图 10 表面折叠周围氧化脱碳组织局部形貌 Fig． 10 Photo of oxidizing decarbonizing microstructure around the folding 的管体部位产生爆裂． 2. 4 连铸坯表面渗铜产生铜脆裂纹 有害元素 Cu 的熔点较低( 1 083 ℃ ) ，若钢中 Cu 含量较高，会发生 Cu 向晶界渗透，引起晶界脆化导 致裂纹产生． 这种裂纹在连铸坯上一般呈星状或龟 ·98·