Металлургическая экспертиза образцов трубы пораженных поверхностными дефектами типа

Металлургическая экспертиза образцов трубы, пораженных поверхностными дефектами типа “плена”

Перечень исследованных образцов металла № п/п Тип изделия Тип дефекта маркировка 1 Сляб, темплет 300 х195 х30 мм Трещина на малом радиусе 3523, 3. 1 2 сляб Поверхностные трещины Пл. 344261 сл. 3/5 -2 “ 1 -3” 3 Труба, 34 мм Плена на внутренней поверхности № 4359, х12 4 Труба, 17 мм Плена на внутренней поверхности Труба 420223. 2, х3 5 Труба, 34 мм Плена на внутренней поверхности 7192 -2 6 Лист плена 23219 7 труба плена 4303802 (802 -2) 8 Труба с покрытием плена 10 9 Лист 34 мм плена 7191 -2 10 Отслоение плены, удаленные с листов продольное сечение, без номера, без истории

Результаты металлургической экспертизы образца “труба 420223. 2”, маркировка “х3” Внешний вид дефекта на внутренней поверхности трубы

Стереомикроскопическое изображение дефекта на поверхности трубы. Зафиксирован множественный характер разветвленных трещин, наличие достаточно широкой области сателлитных включений с обеих сторон от дефекта

Панорамное изображение продольного сечение дефекта по толщине трубы

Зафиксирована многослойность дефекта, присутствует окалина на разных уровнях залегания, развитые области сателлитных включений

Частицы металлической меди в дефекте

Заключение по результатам исследований • Наличие в дефекте многослойного характера разветвленных трещин, заполненных окалиной, большой глубины залегания (до 1000 мкм), широкой области сателлитных неметаллических включений (до 130 мкм) по составу соответствующих равновесным значениям, а также относительно крупных частиц (до 30 мкм) металлической меди позволяют сделать предположение о том, что данный дефект унаследовался от паукообразной трещины со сляба, которая образовалась в кристаллизаторе при высоких температурах в процессе непрерывной разливки. • Медные частицы могли быть привнесены в металл в результате взаимодействия изношенной поверхности кристаллизатора и формирующегося сляба при непрерывной разливке. Образовавшаяся трещина на поверхности сляба была либо не обнаружена, либо не полностью зачищена, что привело к дальнейшему развитию дефекта в процессе пластической деформации.

Схема образования паукообразных трещин на поверхности сляба средняя температу ра разливки, o. С стойкость кристалли затора 7191 344 -2 261 1545 46 x 3 245 603 1534 110 12 344 256 1544 42 обра зец Натирание меди из кристаллизатора Интенсивное трение пла вка Разрушение в охрупченных участках Напряженное состояние оболочки слитка и плотный контакт со стенкой кристаллизатора – торможение усадки слитка

Результаты металлургической экспертизы образца трубы “№ 4359”, маркировка “ х12” Внешний вид дефекта на внутренней поверхности трубы

Стереомикроскопическое изображение дефекта на поверхности трубы Панорамное изображение дефекта на поверхности листа

Панорамное изображение продольного сечения дефекта по толщине трубы

Структура приповерхностной области в районе дефекта. Зерна полигонального феррита по границам деформированных аустенитных зерен Структура основного металла на ¼ по толщине листа. Мелкозернистая дисперсная феррито-бейнитная структура.

Образование ферритной полосчатости в локальных приповерхностных областях листа

Заключение по результатам исследований • указанные микроструктурные особенности дефектной зоны листа, а именно: наличие незначительного количества окалины (до 100 мкм); небольшого слоя сателлитных включений (до 40 мкм) и значительного отклонения его состава от равновесных значений; наличие аномальной структуры приповерхностного слоя с зернами полиэдрического феррита, располагающимися по границам аустенитных зерен, позволяют сделать предположение о том, что данный дефект образовался в процессе чистовой прокатки, а приповерхностный слой испытывал значительную степень пластической деформации, что способствовало ускорению распада в феррито-перлитной области.

Результаты металлургической экспертизы образца “№ 7191 -2” Внешний вид дефекта на внутренней поверхности трубы

Стереомикроскопическое изображение дефекта на поверхности трубы Панорамное изображение дефекта на поверхности трубы после травления

Панорамное изображение продольного сечение дефекта по толщине трубы

Структура металла в отслоении ферритная, сильно обезуглероженная. Структура под отслоением сильно деформирована из-за вдавливания отслоения в поверхность листа. В приповерхностном слое листа обнаружена ферритная полосчатость.

В металле отслоения зафиксированы сателлитные включения, в основном металле окисление происходит по границам зерен

Структура приповерхностной области в районе дефекта. Ферритная полосчатость с вытянутыми крупными нерекристаллизованными зернами Структура основного металла на ¼ по толщине листа. Мелкозернистая дисперсная феррито-бейнитная структура.

Образование ферритной полосчатости в локальных приповерхностных областях листа

Заключение по результатам исследований • указанные микроструктурные особенности дефектной зоны листа, а именно: наличие незначительного количества окалины (до 100 мкм); небольшого слоя сателлитных включений (до 35 мкм) и значительного отклонения его состава от равновесных значений; наличие аномальной структуры приповерхностного слоя с ярко выраженной ферритной полосчатостью с вытянутыми крупными нерекристаллизованными зернами позволяют сделать предположение о том, что данный дефект образовался в процессе чистовой прокатки, а локальный приповерхностный слой испытывал значительную степень пластической деформации, что способствовало ускорению распада в феррито-перлитной области.

Результаты металлургической экспертизы образца трубы с покрытием, маркировка “ 10” Внешний вид дефекта

Панорамное изображение поверхности трубы в районе дефекта после сошлифовки покрытия

Панорамное изображение дефекта по толщине листа в продольном направлении

Области частичного и полного обезуглероживания. Феррито-перлитная полосчатость. Рост зерна феррита в приповерхностных областях трубы. Зернистый перлит.

Отклонение ориентировки феррито-перлитной структуры от параллельности поверхности трубы в приповерхностном слое

Заключение по результатам исследований Исходя из рассмотренного механизма образования поверхностных дефектов, могут быть предложены следующие технологические решения для предотвращения их образования: • Минимизация сегрегаций по углероду и марганцу, которые приводят к феррито-перлитной полосчатости, путем гомогенизации сляба. • Обеспечение параллельной ориентировки феррито-перлитной структуры в приповерхностном слое к поверхности листа. • Даже при наличии окисленного слоя предотвратить его отскакивание или прилипание к поверхности листа за счет обеспечения равномерного контакта поверхности листа с направляющими роликами.

Исследование сателлитных включений, образец х3 Окалина (Fe 2 O 3, Fe 3 O 4) и сателлитные включения (Mn. O-Si. O 2) в области дефекта Толщина слоя сателлитных включений достигает 130 мкм

Исследование сателлитных включений, обр. 7191 Сателлитные включения и окисление по границам зерен Толщина слоя сателлитных включений достигает 40 мкм

Исследование сателлитных включений, обр. 12 Окалина (Fe 2 O 3, Fe 3 O 4) и сателлитные включения (Mn. O-Si. O 2) в области дефекта Толщина слоя сателлитных включений достигает 35 мкм

Исследование сателлитных включений, обр. 10 Сателлитные включения в области дефекта системы Mn. O-Si. O 2 -Al 2 O 3 -Mn. S Толщина слоя сателлитных включений достигает 10 мкм

Исследование сателлитных включений Фактическое содержание основных компонентов в сателлитных включениях Образец x 3 12 7191 -2 с покрытием, 10 толщина слоя, мкм 130, 0 40, 0 35, 0 до 10 Si, % Mn, % Al, % Cr, % Nb, % V, % 12, 40 15, 63 12, 86 19, 73 56, 22 43, 9 53, 24 28, 56 0, 07 0, 44 0, 33 0, 75 0, 17 0, 03 0, 30 0, 08 0, 11 0, 15 0, 41 0, 00 0, 74 0, 00 0, 24 Расчетное равновесное содержание основных компонентов в сателлитных включениях Образец x 3 12 7191 -2 Si, % 7, 93 9, 64 7, 90 Mn, % 55, 46 56, 08 58, 12 Al, % 1, 63 1, 29 1, 70 Cr, % 1, 21 0, 76 0, 90 Nb, % 1, 30 1, 95 2, 00 V, % 2, 84 0, 10 0, 14

Исследование сателлитных включений Разница между фактическим и расчетным составом сателлитов Образец ∆Mn ∆Si X 3 +0, 76% +4, 47% 7191 -2 -4, 88% +4, 96% 12 -12, 18% +5, 99% с покрытием -27, 99% +11, 24% время контакта с окалиной

Классификатор поверхностных дефектов № п/п 1 2 маркиров ка X 3 12 3 7191 -2 4 с покрытием, 10 Характеристика внешнего вида Глубина залегания дефекта, мкм толщина слоя сателлитных НВ, мкм Микроструктурные особенности дефектного участка множественный характер разветвленных трещин, крупное языкообразное отслоение, высокая степень раскрытия дефекта до 1000 До 130 с обеих сторон от дефекта Наличие частиц металлической меди, многослойный характер залегания дефекта, сильнодеформированный характер под отслоением множественный характер макро- и микронадрывов, высокая степень раскрытия дефекта До 700 До 40 только со стороны отслоения Зерна полигонального феррита по границам деформированных аустенитных зерен, вытянутых вдоль направления прокатки; обезуглероживание в отслоении плавный, волнообразный, без разветвлений и раскрытий рельеф трещины до 500 До 35 только со стороны отслоения Ферритная полосчатость с вытянутыми крупными нерекристаллизованными зернами в приповерхностном слое; сильнодеформированный характер под отслоением, обезуглероживание в отслоении, окисление по границам зерен в основном металле одиночное отслоение, под покрытием обнаружена окалина и надрывы До 110 До 10 с обеих сторон от дефекта Феррито-перлитная полосчатость направлена под углом к поверхности трубы, наличие областей частичного и полного обезуглероживания рост зерна феррита в приповерхностных областях трубы, наличие зернистого перлита