增刊1 宁玫等：无缝钢管产品水压实验爆裂原因分析 ·97 2.2连铸坯表面存在保护渣 端延伸部位可见明显的折叠缺陷.从爆裂裂口中间 以钢级为P110、规格为Φ139.7mm×9.17mm 开裂源部位取样观察，外表面断口为斜面，断口呈黑 的套管为例. 灰色，这部分断口是轧管过程形成的折叠缺陷，深度 宏观特征：裂纹沿钢管纵向开裂，开裂长度在 约3mm左右：从中部至内壁为打压过程裂纹扩展撕 500mm以上，肉眼观察开裂裂纹中间部位及裂纹两 裂开的新鲜断口（见图4） a 图4套管打压实验爆裂裂纹和断口宏观形貌 Fig.4 Macroscopic photos of (a)burst split in casing's hydraulic test burst and (b)its fracture 微观特征：管子表面折叠中有黑灰色块状物偏 为主，并含部分氧化钠、氧化铝、氧化钾、氧化锰、氧 聚（见图5）：折叠缺陷周围有明显增碳现象（见图 化铁的复合氧化物，能谱定量分析结果见表1.由化 6).经能谱分析发现，折叠中的块状物是以硅酸钙 学组成判断，折叠中的块状物是混入钢中的保护渣. (a) 3.8b Ca 29 1.0 a KA 0 50m 6 能量keV 图5折叠中黑灰色块状物()和能谱定性分析结果(b) Fig.5 Black block inclusions in the folding and EDS analyzing result 爆裂原因：连铸坯表面局部混入保护渣，造成连 铸坯表面局部增碳和产生微裂纹)，导致轧管过 程产生折叠缺陷.后续热处理和矫直过程中折叠向 内部扩展，减少管子的有效受力面积，在打压应力的 作用下，裂纹向内部扩展而产生爆裂 2.3连铸坯有害元素偏高、产生表面裂纹 钢中有害元素(Pb、Sn、As、Sb、Bi、Cu等)是由 400m 废钢及各种原材料带入的，在钢水治炼过程中不能 图6横截面折叠周围增碳组织低倍形貌 去除，如果含量过高，钢水凝固过程中将在晶界上产 Fig.6 Microstructure of carburizing structure around the folding 生偏析，造成恶劣影响@. 如连铸坯由于Pb质量 表1折叠缺陷中块状保护渣能谱定量分析结果（质量分数） Table 1 EDS analyzing result of the mould powder in the folding defect 0 Na Mg Al Si 个 Ca Mn Fe 30.74 9.48 4.52 6.06 29.08 1.17 18.51 0.58 2.01 1.82 分数高达431×10-6，造成铸坯纵裂全炉报废；又如 430×10-6,造成整炉纵裂废品. 连铸坯b质量分数达100×10-6、Sn质量分数达 有时，五害元素偏析虽未造成铸坯表面开裂，但增刊 1 宁 玫等: 无缝钢管产品水压实验爆裂原因分析 2. 2 连铸坯表面存在保护渣 以钢级为 P110、规格为 139. 7 mm × 9. 17 mm 的套管为例． 宏观特征: 裂纹沿钢管纵向开裂，开裂长度在 500 mm 以上，肉眼观察开裂裂纹中间部位及裂纹两 端延伸部位可见明显的折叠缺陷． 从爆裂裂口中间 开裂源部位取样观察，外表面断口为斜面，断口呈黑 灰色，这部分断口是轧管过程形成的折叠缺陷，深度 约 3 mm 左右; 从中部至内壁为打压过程裂纹扩展撕 裂开的新鲜断口( 见图 4) ． 图 4 套管打压实验爆裂裂纹和断口宏观形貌 Fig． 4 Macroscopic photos of ( a) burst split in casing’s hydraulic test burst and ( b) its fracture 微观特征: 管子表面折叠中有黑灰色块状物偏 聚( 见图 5) ; 折叠缺陷周围有明显增碳现象( 见图 6) ． 经能谱分析发现，折叠中的块状物是以硅酸钙 为主，并含部分氧化钠、氧化铝、氧化钾、氧化锰、氧 化铁的复合氧化物，能谱定量分析结果见表 1． 由化 学组成判断，折叠中的块状物是混入钢中的保护渣． 图 5 折叠中黑灰色块状物( a) 和能谱定性分析结果( b) Fig． 5 Black block inclusions in the folding and EDS analyzing result 图 6 横截面折叠周围增碳组织低倍形貌 Fig． 6 Microstructure of carburizing structure around the folding 爆裂原因: 连铸坯表面局部混入保护渣，造成连 铸坯表面局部增碳和产生微裂纹［8--9］，导致轧管过 程产生折叠缺陷． 后续热处理和矫直过程中折叠向 内部扩展，减少管子的有效受力面积，在打压应力的 作用下，裂纹向内部扩展而产生爆裂． 2. 3 连铸坯有害元素偏高、产生表面裂纹 钢中有害元素( Pb、Sn、As、Sb、Bi、Cu 等) 是由 废钢及各种原材料带入的，在钢水冶炼过程中不能 去除，如果含量过高，钢水凝固过程中将在晶界上产 生偏析，造成恶劣影响［10］． 如连铸坯由于 Pb 质量 表 1 折叠缺陷中块状保护渣能谱定量分析结果( 质量分数) Table 1 EDS analyzing result of the mould powder in the folding defect % O Na Mg Al Si K Ca Ti Mn Fe 30. 74 9. 48 4. 52 6. 06 29. 08 1. 17 18. 51 0. 58 2. 01 1. 82 分数高达 431 × 10 － 6 ，造成铸坯纵裂全炉报废; 又如 连铸坯 Sb 质量分数达 100 × 10 － 6 、Sn 质量分数达 430 × 10 － 6 ，造成整炉纵裂废品． 有时，五害元素偏析虽未造成铸坯表面开裂，但 ·97·