Tipos e causas de fissuras por têmpera em tubos de aço sem costura

1. Trincas de têmpera induzidas por defeitos superficiais
Quando uma determinada unidade lamina tubos estruturais de liga 26CrMo4s, pequenas fissuras de têmpera frequentemente aparecem na parede interna. Fotografias da micromorfologia polida mostram a presença de muitos defeitos superficiais, como poros e empenamentos com profundidade não superior a 0,2 mm na parede interna do tubo. Essas partes defeituosas geram concentração de tensão sob a ação da tensão de têmpera e se tornam a causa das fissuras de têmpera. Fissuras de têmpera induzidas por defeitos superficiais ocorrem principalmente em tubos de aço de pequeno diâmetro e paredes finas. Por um lado, o alongamento de laminação de tubos de aço de pequeno diâmetro é grande, e defeitos originais, como poros e riscos, tendem a aparecer nas superfícies interna e externa do tubo. Ao mesmo tempo, durante o processo de têmpera e resfriamento de tubos de aço de paredes finas, a tensão de tração superficial é gerada no local do defeito. O efeito de concentração de tensão é mais significativo, portanto, as fissuras de têmpera induzidas por defeitos são mais propensas a ocorrer.

2. Trincas de têmpera do tipo fissuração por tensão
A fissuração por tensão é um tipo comum de fissura de têmpera. Trata-se de um defeito causado pela tensão de tração superficial que excede a resistência do material durante o processo de resfriamento por têmpera. A superfície do corpo do tubo com fissuras de têmpera por tensão é lisa e plana, sem defeitos originais, e a microestrutura é uniforme e fina. As fissuras são causadas por tensão de tração superficial excessiva; as fissuras de têmpera por tensão são completamente perpendiculares à superfície do corpo do tubo. A extensão na direção da espessura da parede também demonstra que esse tipo de fissura é causado inteiramente por tensão de tração superficial excessiva.

3. Trincas de têmpera do tipo cementação superficial
Ao utilizar aço microligado Cr-Mo com teor médio de carbono (cerca de 0,30%) para produzir tubos de aço sem costura, frequentemente ocorrem fissuras de têmpera localizadas na superfície externa do tubo. Análises microscópicas mostram que a estrutura ao redor da fissura de têmpera apresenta cementação, com profundidade da camada cementada variando de 0,5 a 2,0 mm. A formação dessas fissuras de têmpera deve-se à cementação localizada na superfície externa do tubo, que leva ao aumento da tensão na região cementada durante o processo de têmpera, resultando na formação das fissuras. De acordo com o processo de produção de tubos de aço sem costura, especula-se que o aumento do teor de carbono na superfície do tubo seja causado pela adesão da escória protetora de alto carbono, utilizada na fabricação do aço, à superfície do tarugo do tubo e sua penetração na matriz durante o processo de aquecimento em alta temperatura no forno anular, resultando na cementação localizada na superfície do tubo capilar após a laminação. Antes de o tubo de aço entrar no forno de tratamento térmico, materiais estranhos com alto teor de carbono, como manchas de óleo e serragem, aderem à superfície. Após o tratamento térmico em alta temperatura, o teor de carbono na superfície é maior do que o da matriz.

4. Resfriamento rápido de trincas em aços sensíveis a trincas
Alguns tubos de aço sem costura de alta qualidade possuem alto teor de elementos de liga e alta resistência mecânica, resultando em um alto fator de intensidade do campo de tensões. Esses tipos de aço são suscetíveis a trincas. Defeitos microscópicos na superfície ou no interior do tubo se expandem facilmente sob a ação de tensões, formando trincas. A morfologia e a estrutura das trincas de têmpera na superfície de um tubo estrutural de aço estrutural de liga de grau S135 são apresentadas na Figura 1. A probabilidade de ocorrência de trincas de têmpera nesse tipo de tubo de aço sem costura é significativamente maior do que em outros tipos de aço. Como esse tipo de aço contém mais elementos de liga Cr e Mo, a resistência do tubo é maior, porém sua microestrutura apresenta baixa capacidade de coordenar a deformação plástica e baixa capacidade de armazenamento de deformação. A liberação da deformação ocorre apenas pela formação de novas trincas superficiais, tornando-o um tubo com alto risco de trincas de têmpera.