Виды и причины возникновения закалочных трещин в бесшовных стальных трубах

1. Закалочные трещины, вызванные поверхностными дефектами
При прокатке конструкционных труб из сплава 26CrMo4s на определенном агрегате на внутренней стенке часто появляются мелкие закалочные трещины. Фотографии полированной микроморфологии показывают, что на внутренней стенке трубы имеется множество поверхностных дефектов, таких как раковины и коробление, глубиной не более 0,2 мм. Эти дефектные части создают концентрацию напряжений под действием закалочных напряжений и становятся причиной закалочных трещин. Закалочные трещины, вызванные поверхностными дефектами, чаще всего возникают в тонкостенных стальных трубах малого диаметра. С одной стороны, относительное удлинение при прокатке стальных труб малого диаметра велико, и исходные дефекты, такие как раковины и царапины, склонны появляться на внутренней и внешней поверхностях трубы. В то же время во время процесса закалки и охлаждения тонкостенных стальных труб в месте дефекта создается поверхностное растягивающее напряжение. Эффект концентрации напряжений более значителен, поэтому склонны к появлению закалочных трещин, вызванных дефектами.

2. Закалочные трещины под действием напряжения
Растрескивание под напряжением – распространённый тип закалочных трещин. Это дефект, возникающий вследствие превышения поверхностных растягивающих напряжений прочности материала в процессе охлаждения при закалке. Поверхность тела трубы с закалочными трещинами под напряжением гладкая и ровная, без первоначальных дефектов, а микроструктура однородная и мелкодисперсная. Трещины возникают из-за чрезмерного поверхностного растягивающего напряжения; закалочные трещины под напряжением расположены строго перпендикулярно поверхности тела трубы. Распространение трещин в направлении толщины стенки также показывает, что этот тип трещин полностью вызван избыточным поверхностным растягивающим напряжением.

3. Поверхностные закалочные трещины типа цементации
При использовании среднеуглеродистой микролегированной стали Cr-Mo с содержанием C около 0,30% для производства бесшовных стальных труб, закалочные трещины часто возникают локально на наружной поверхности трубы. Результаты микроскопического анализа показывают, что структура вокруг закалочной трещины имеет науглероживание, а глубина слоя науглероживания составляет 0,5-2,0 мм. Причина образования этой закалочной трещины заключается в том, что на наружной поверхности трубы происходит локальное науглероживание, что приводит к чрезмерному напряжению в науглероженной части во время процесса закалки, образуя, таким образом, закалочные трещины. Согласно технологическому процессу производства бесшовных стальных труб, предполагается, что процесс, который может вызвать увеличение содержания C на поверхности стальной трубы, заключается в том, что сталеплавильный высокоуглеродистый защитный шлак налипает на поверхность заготовки иловой трубы и проникает в матрицу во время высокотемпературного процесса нагрева кольцевой печи, что приводит к локализации на поверхности капиллярной трубки после завершения прокатки. Науглероживание; До попадания стальной трубы в термическую печь на её поверхность налипают высокоуглеродистые посторонние частицы, такие как масляные пятна и опилки. После высокотемпературной термообработки содержание углерода на поверхности превышает его содержание в матрице.

4. Закалочные трещины в сталях, чувствительных к трещинам
Некоторые высококачественные бесшовные стальные трубы имеют высокое содержание легирующих элементов и высокую прочность тела трубы, поэтому коэффициент интенсивности поля напряжений высок. Они являются типами стали, чувствительными к трещинам. Микроскопические дефекты на поверхности или внутри трубы очень легко расширяются под действием напряжения, таким образом, образуются дефекты Трещины. Морфология и структура поверхностных закалочных трещин конструкционной трубы из легированной стали марки S135. Вероятность дефектов закалочных трещин этого типа бесшовных стальных труб значительно выше, чем у других типов стали. Поскольку этот тип стали содержит больше легирующих элементов Cr и Mo, прочность трубы выше, микроструктура трубы имеет плохую способность координировать пластическую деформацию, а способность сохранять деформацию плохая. Высвобождение может происходить только за счет образования новых поверхностных трещин, поэтому это труба с высоким риском закалочных трещин.