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冷拔无缝钢管爆裂现象分析

作者: | 发布时间: 2021-04-29 | 次浏览

无缝钢管的冷拔过程中.存在着冷作硬化和氢脆现象,它们足造成钢管爆裂的主要原因。此文对两个现象进行了分析.提出了一些防止钢管爆裂的措施

爆裂现象剖析

    冷拔无缝钢管是把直径较大的无缝钢管通过拉拔模具进行缩径冷加工形成的,其工艺路线一般为退火、酸洗、拉拔。在拉拔过程中,有时会出现钢管从头至尾象劈竹杆一样迅速破裂现象,作者把这种现象称之为爆裂.影响爆裂的原因有

    (1)加工硬化.

    (2)氢脆,

1. 1加工硬化的影响

无缝钢管在冷拔时产生大量塑性变形。引起明显的晶洛畴变.从而使晶格能量提高.金属内能增加.导致金属内部应力不均匀.产生残余内应力.这样便使金属硬度增加,韧性下降.金属硬度越高.冷拔时残余内应力越大,加工硬化现象越明显.当残余应力达到一定数值时,金属就会沿某一列晶拉界面撕裂,形成钢管的爆裂。

1.2氮脆的影响

    在用酸液除氧化皮的过程中。硫和铁发生反应析出氮气。氮以原子或离子的形式渗入钢中,形成固溶体。氢对钢力学性能的影响典型表现在氢脆现象上。例如:C0.13%的软银,其中.Mn 0.620/,,Si 0.04,S0. 075%,P 0.074%,9 00℃退火后和在浓度为1 110的酸溶液中经不同时间酸洗渗氢后,力学性能变化如表1所示。

    从表1中数据可以看出.氢对钢的屈服强度及抗拉强度没有明显的影响,但使钢的真抗拉A度随氢含量的增加而降低.使钢的塑性.特别是面收缩率,随氢含量的增加而急剧降低。真抗拉强度降低。主要是在氢的作用下.钢过早地脆断,随着氢含量的增加,钢的屈吸现象逐渐低弱,以至完全消失,造成氢脆。

2防爆裂措施

2.1降低材料硬度

    采用度旧油管冷拔无缝钢管是比较简单有效的方法。成品油管的材质是45钢,经过调质处理.内部组织是回火索氏体.硬度较高,一般在HB250左右。冷拔前,首先要采用热处理工艺降低其硬度.现场采用完全退火工艺。退火的冷却速度不同。得到珠光体的片层间距和硬度也不同。从表2中可以看出,冷却速度越小.珠光体的层片间距越大.铁素体含量越多.材料的硬度越小.因此.为了获得较小的硬度值.应以很小的冷却速度降温。但冷却速度大小时,生产率太低。在生产上。把钢加热到860℃左右,保温一定时间后。熄灭火源.关闭退火炉烟道及观察孔.使油管随护缓慢降温。温度降到500℃以下时.油管内部组织转变已经结束,珠光体组织也稳定下来。再打开烟道、气孔和炉门,快速冷却。这样,既降低了材料的硬度又提高了生产率。

2.2加工硬化的消除

    为了提高冷拔钢管的塑性、韧性.采用再结晶退火。先将钢管以100/h--150/h速度缓慢加热至550左右.保温一段时间后.随炉以 50/h-100/h速度缓慢冷却至200 ℃以下出炉。注意加热温度切勿过高,否则引起晶位长大、机械性能反而下降。

2. 3氢脆的消除

    氢虽然能引起钢的塑性待别是面收缩率的急剧降低·但经时效处理,可以将氢脱去,基本上恢复酸洗前的性能。

    时效脱氢后.钢的伸长率得到较好的恢复。油管属中碳钢和低碳钢有相似的特点。现场操作中.将酸洗后的钢管放入退火炉中.用余热把氢脱去.

    氢脆的特点.不只是它可以用时效处理的方法予以消除.更重要的是,它和应变速度有关。图2中的曲线说明.应变速度高时.氢对钢的塑性的影响逐渐减弱以至消失。因此,在实际冷拔过程中.在加工硬化及设备能力许可的情况下。应以较大的形变量拉拔。

3结论

    根据胜利油田生产厂家验证。采用这几种措施后.爆裂现象基本消除·获得了较好的经济效益。