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无缝钢管开裂原因及预防措施研究

标题: 无缝钢管开裂原因及预防措施研究
作者: 罗兆伟
出版时间: 2016-05-17
所在大学: 河北农业大学
关键词: 无缝钢管开裂,原始材料缺陷,金相组织,预防措施
论文级别: 硕士
学位: 学位论文
导师: 孙维连
专业: 机械工程(专业学位)
摘要: "无缝钢管以其独特的优良性能广泛应用于建筑、车辆、石油、航空、化工、锅炉以及军工等各个行业,在整个国家经济发展中具有特别重要的地位.近年来,我国无缝钢管在促进国家经济发展的同时也凸显出一些问题.其中无缝钢管开裂是钢管行业一直关注的问题,钢管的生产过程中出现开裂不仅会造成原材料的浪费,还很可能由于生产效率的降低导致生产工期的延误;若无缝钢管在使用过程中出现开裂,可能会引起巨大的财产损失甚至导致人员的伤亡,此外,由于无缝钢管的生产工艺参数的复杂,当钢管出现开裂的情况时,往往不能及时找出开裂原因.为解决上述问题,本课题以合作单位实际情况为依托,本研究工作,采用德国BrukerQ4170直读光谱仪、德国LeicaDM4000M显微镜、抛光机、金相切割机等实验设备,分别从原始材料缺陷、金相组织、预防措施这三个方面研究了无缝钢管开裂的影响因素和影响规律.研究发现:1、原始材料的缺陷对无缝钢管开裂有着重要的影响.研究表明,在开裂的无缝钢管中,非金属夹杂的类型主要为环球氧化物夹杂(D类),当环球氧化物级别大于2级的时候,对钢管开裂有很重要的影响;化学成分偏析主要表现为碳元素的分布不均匀,碳元素局部聚集,这种现象会造成钢管内部的力学性能不均匀,在加工时,由于内应力的作用,造成无缝钢管开裂.2、金相组织对无缝钢管开裂的有着重要的影响.结果表明,带状组织的存在对钢管的开裂起着很重要作用,当带状组织在4级或者4及以上时,对钢管开裂有着重要的影响;此外,魏氏组织的存在也对钢管有一定的影响,实验表明,魏氏组织在3级或者3级以上时,对无缝钢管开裂有重要的影响;金相组织形态异常也是导致钢管开裂的重要原因,实验表明,金相组织出现异常,主要表现为晶粒粗大、金相组织不均匀、组织成分异常等.3、针对不同开裂原因,提出相对应的预防或改进措施.对于非金属夹杂,可以通过选用高质量的耐火材料或者结晶器保护渣,或选用合适的脱氧剂,在冶炼和浇注的过程中,严格把关,减少非金属的混入;对于成分偏析,控制除碳量以外的其他易偏析的元素的含量,或降低浇注温度或者采用电磁搅拌等预防偏析;对于带状组织和魏氏组织,均可采用正火或者退火的工艺来消除,除此之外带状组织还应该通过预防偏析来防止;由金相组织异常导致无缝钢管开裂,主要是通过改进热处理的具体参数或者热处理方式来处理."