海洋石油平臺(tái)用sm490ybh型鋼缺陷分析

1洋石油平臺(tái)建設(shè)sm490yb是日本標(biāo)準(zhǔn)的jsgc106焊接和制造材料。它在海洋石平臺(tái)上得到了廣泛的應(yīng)用。萊鋼早在2006年就已成功開發(fā)出SM490YBH型鋼,但在后期的工業(yè)生產(chǎn)中,隨著批量的增加,多次出現(xiàn)腹板裂紋和沖擊功不合等問題,造成了產(chǎn)品判廢、改判、延誤交貨日期。為解決這一問題,取樣進(jìn)行了化學(xué)成分、斷口和金相分析,并采取了多種改進(jìn)措施,取得了明顯效果。2存在的問題2.1裂紋深度、長(zhǎng)度腹板裂紋是采用連鑄近終型異型坯軋制H型鋼常見的一種表面缺陷,裂紋特征為沿軋制方向分布于腹板中心或偏離中心1/2處,裂紋深度0.2~0.5mm,長(zhǎng)度通常在200~400mm,個(gè)別裂紋長(zhǎng)度達(dá)到5000mm以上。其主要原因?yàn)楫愋团鞅砻嬖谶B鑄過程中形成深度在0.5~1mm、長(zhǎng)度在100~300mm的微裂紋,裂紋處常伴隨凹陷,有時(shí)被氧化鐵皮覆蓋,不易發(fā)現(xiàn),在軋制后形成腹板裂紋。2.2橫向沖擊功的確定JISG3106中關(guān)于SM490YBH型鋼沖擊功的規(guī)定是0℃縱向(軋制方向)27J。考慮到材料使用環(huán)境的特殊性,客戶在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定之外提出-20℃橫向沖擊功≮34J的要求。此前萊鋼生產(chǎn)的SM490YB沖擊功不合主要是指-20℃橫向沖擊功。沖擊功不合的其中1爐(爐號(hào)3-3576)3個(gè)試樣的檢測(cè)結(jié)果分別是26.8、31.8、39.2J。3試驗(yàn)分析與探討3.1微合金化工藝生產(chǎn)控制情況萊鋼的SM490YB采用中低碳鈮(Nb)微合金化工藝生產(chǎn),其化學(xué)成分內(nèi)控要求和實(shí)際控制情況見表1。表1的化學(xué)成分實(shí)際控制情況顯示,此批產(chǎn)生腹板裂紋的H型鋼C含量在包晶范圍。3.2斷口分析對(duì)沖擊功不合的3個(gè)試樣(分別是沖擊功最小的13.3金相分析3.3.1殘余物的測(cè)定對(duì)3個(gè)試樣分別進(jìn)行夾雜物檢驗(yàn)。根據(jù)GB/T10561-2005中的A法檢驗(yàn)夾雜物,結(jié)果見表2。非金屬夾雜物C類硅酸鹽夾雜含量很高,其中33.3.2帶主要組織的組織及晶粒度評(píng)級(jí)3個(gè)試樣的金相組織分別見圖3~5,組織中存在明顯的帶狀組織和魏氏組織。帶狀組織、魏氏組織及晶粒度評(píng)級(jí)見表3。3個(gè)試樣的帶狀組織相差不大,23.4鋼中殘余物缺陷造成的低溫沖擊功降低。在現(xiàn)代1)包晶反應(yīng)。當(dāng)處于包晶反應(yīng)區(qū)域的鋼凝固時(shí),在固相線溫度以下20~50℃鋼的線收縮最大,此時(shí)結(jié)晶器彎月面剛凝固的坯殼隨溫度下降發(fā)生δ2)夾雜物。夾雜物檢驗(yàn)具有隨機(jī)性,代表的是整爐鋼的夾雜物水平,鋼中大塊非金屬夾雜物的存在破壞了鋼基體的均勻性,造成應(yīng)力集中,促進(jìn)了裂紋產(chǎn)生及裂紋的加速擴(kuò)展,造成低溫沖擊功降低。3)帶狀組織。鋼中夾雜物尤其Mn、Si酸鹽夾雜是粗大帶狀組織形成的主要原因,帶狀組織中相鄰帶的顯微組織不同,性能也不相同,并具有明顯的各向異性,從而造成力學(xué)性能降低,所以它對(duì)沖擊性能也有一定的影響。該類夾雜物主要來自脫氧后在澆注和凝固過程中所形成的夾雜物顆粒,這些顆粒沒有來得及上浮到鋼液的自由表面而滯留在鋼中。減少鋼中的非金屬夾雜物數(shù)量,控制非金屬夾雜物的分布是減少帶狀組織的有效途徑4)魏氏組織和晶粒度。通過以上分析可知,鋼中存在嚴(yán)重的魏氏組織,晶粒度較粗且不均勻,低溫沖擊功明顯降低。粗晶粒的鋼具有較低的塑性和沖擊韌性,這是因?yàn)樵谒苄宰冃螘r(shí),粗晶粒所引起的晶粒之間不均勻變形的應(yīng)力很大的緣故;過熱的亞共析鋼在A4提高鋼質(zhì)、塑造鋼坯1)調(diào)整C含量控制在≤0.16%,減少包晶反應(yīng)影響,防止腹板裂紋的產(chǎn)生。同時(shí),為保證碳當(dāng)量的合格,相應(yīng)調(diào)整Mn和其他元素含量。2)保證精煉渣堿度>2.0,延長(zhǎng)軟吹時(shí)間至12min,確保白渣出鋼,采用全程保護(hù)澆注,提高鋼水潔凈度,降低鋼中非金屬夾雜。3)適當(dāng)降低加熱爐加熱溫度20~50℃,均熱段溫度控制在1200~1230℃,以保證鋼坯通條溫度的均勻性,防止鋼坯過熱,晶粒過大。4)在各道次變形量不變的情況下,降低H型鋼翼緣終軋溫度,控制在(820±20)℃;并采取軋后快冷,上冷床溫度≯600℃。采取上述改進(jìn)措施后,SM490YB表面裂紋和沖擊功不合問題得到徹底解決。目前,萊鋼海洋石油平臺(tái)用H型鋼SM490YB的0℃縱向沖擊功平均在160J以上,-20℃橫向沖擊功平均在50J以上,帶狀組織明顯減少,魏氏組織基本消除,晶粒均勻,晶粒度均在9級(jí)左右,金相組織見圖6。5降低沖擊功的措施5.1C含量在包晶范圍是萊鋼SM490YB石油平臺(tái)用H型鋼出現(xiàn)腹板裂紋的主要原因。5.2SM490YB沖擊功不合的主要原因是夾雜物和魏氏組織較多、晶粒度不均。5.3調(diào)