Q345B无缝钢管在折弯时出现开裂,是冶金质量、管材原始缺陷、加工参数三者叠加的结果,天津188金宝博销售集团有限公司把常见失效链做了精心整理,方便现场“对症”排查。
材料自身的“先天”缺陷
非金属夹杂物(MnS、Al2O3 串链)
连铸过程保护渣或脱氧产物被凝固前沿捕获,轧后沿纵向拉成条带,折弯时基体发生塑性变形,而硬脆夹杂物几乎不变形,界面先脱粘→微孔→裂纹。
中心偏析 + 带状组织
碳、锰、硫在铸坯中心富集,热轧后形成珠光体/马氏体带,硬度比基体高 60-120 HV,折弯外侧受拉时,软硬区应变不匹配,裂纹在偏析带萌生并向内扩展。
内裂、折叠、皮下气泡
穿孔工艺参数超差(顶前压下率>6.5%、辊速过快、温降大)会在毛管内壁留下 0.1-0.3 mm 的“内折叠”,后续冷拔/减壁无法消除,折弯时成为裂源。
氢脆(多见于酸洗+冷拔管)
酸洗渗氢若未在 220 ℃以上烘烤 2 h,氢原子在位错处聚集,降低解理能;当弯曲拉应力≥300 MPa 时发生延迟脆断,断口呈亮灰色“鸡爪纹”。

冷加工引入的“后天”缺陷
冷作硬化
冷拔减壁量>25% 或冷轧压下量>30% 时,位错密度从 10¹⁰ 增至 10¹² cm⁻²,屈服强度可提高 100-150 MPa,但延伸率降到 12% 以下;弯芯直径一旦≤3t(t=壁厚),外侧纤维伸长率超过 15% 即开裂。
表面划伤、割伤
激光/等离子下料后未倒角,留有 0.2 mm 深的微裂纹,折弯时应力集中系数 Kt≈3-5,裂纹直接贯穿。
现场快速判定方法
低倍酸蚀:在裂纹附近取横向试片,磨光→50 ℃盐酸水溶液浸蚀 5 min,若发现黑色带状或链状孔洞,即为 MnS/氧化物夹杂。
金相:抛光后 500× 观察,裂纹是否沿珠光体带或马氏体带扩展;如是,则为中心偏析。
断口 SEM:若发现夹杂物平台、韧窝稀少,且能谱显示 S、O、Al 富集,可判定为夹杂诱发;若呈解理+“鸡爪纹”,考虑氢脆。
氢含量测定:用车屑法,氢测定仪检测>2 ppm(或 0.2 mL/100 g)即超标。
工艺改进与预防措施
冶金源头
转炉终点 [S]≤0.010%,[P]≤0.015%;LF 深脱硫后软吹氩≥8 min,促进夹杂物上浮。
连铸采用 0.8 m/min 低拉速+电磁搅拌,轻压下 3-4 mm,减轻中心偏析评级≤2.0 级(YB/T 4003)。
管坯加热
环形炉均热段 1220-1250 ℃,保温系数≥1.3 min/mm,保证奥氏体均匀,避免穿孔温降>80 ℃。
穿孔/连轧
顶前压下率控制在 5.5-6.0%,辊速 0.8-1.0 m/s;二次咬入角≤12°,减少中心撕裂风险。
冷拔/冷轧
每道次变形量≤18%,中间退火温度 720 ℃±10 ℃,保温 40 min 以上,消除加工硬化。
酸洗后 230 ℃×2 h 烘烤去氢,或采用抛丸+防锈油替代酸洗。
折弯工艺
弯芯直径≥5t(t=壁厚),内侧支撑芯棒或填砂,防止扁塌。
折弯速度≤5 mm/s,减少应变率敏感效应;若壁厚≥12 mm,提前 200 ℃局部感应加热,提高塑性。
设计/下料
激光切口必须倒角 R1-1.5 mm,去除熔渣;毛刺高度>0.1 mm 需打磨。
若后续需反复弯形,优先选用正火态无缝钢管(N 态),延伸率可恢复到 ≥22%。
通过“冶金纯净化 + 穿孔工艺受控 + 冷加工适度 + 折弯参数优化”四步闭环,可把 Q345B无缝钢管折弯开裂率从原来的 3-5% 降到 0.3% 以下。
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