Page 28 - 理化检验-物理分册2022年第八期

张敬蕊, 等: 硫化锰混合夹杂物对管线钢氢致开裂的影响

,

从以上试验结果可以看出: 1 和 3 试样中裂 加高铝缓释脱氧剂 100k g 底吹强搅拌 3min , 底吹
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纹源处主要为混合的钙铝酸盐夹杂物; 2 试样中存 流量大于 48Nm / h 。
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在着大量长条状的 MnS 夹杂物, 但是并未 发现裂 ( 3 ) LF ( 钢包精炼) 炉精炼: LF 炉精炼过程要

纹; 4 试样中是长条状 MnS 夹杂物和 Nb , Ti元素 控制底吹氩气流量, 尽量避免钢水裸露。造渣结束
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析出物的混合物, 并且在析出物周边存在较多的微 后, 底吹强搅拌深脱硫 5min~15min , 造渣和强搅
裂纹。 拌过程中保持炉内的还原性气氛。

综合分析可知, 夹杂物主要可分为 3 类: 以铝酸 ( 4 ) RH ( 钢液真空循环脱气法) 精炼: 按抽深真
钙为主的混合型夹杂物; 以长条状 MnS 为主的混合 空脱气模式控制, 时间不少于 20min , 真空结束后,

型夹杂物; 长条状 MnS 夹杂物和 Nb , Ti元素析出 软吹时间不少于 10 min , 再加 200k g 小粒氧化钙
物的混合物。 保温。
2.2 MnS混合夹杂物的尺寸及分布 ( 5 )连铸: 连铸过程采用高碱度中包覆盖剂, 使

一般而言, 钢中的夹杂物是有害的, 且其析出条 用低碳合金钢保护渣防止钢液的二次氧化。
件和形态分布相对比较复杂, 其中硫化锰夹杂物的
尺寸、 形状和分布对钢的性能影响很大。在成品钢 3 结论
中, 夹杂物多是钙铝酸盐和硫化锰。夹杂物尺寸大 ( 1 )在 H 2 S 腐蚀环境下, 裂纹主要 在 MnS 混

多小于 5 μ m 。 合夹杂物处萌生, 并互相交叉连接, 扩展形成阶梯状
国内外学者对夹杂物影响氢致开裂的研究结果 裂纹。单一 MnS 夹杂物主要位于直线型裂纹位置,
基本一致。一方面, 钢中硬脆相夹杂物( 如 CaO 和 沿轧制方向扩展, 裂 纹长度较长, 深 度 较 深。 MnS
) 使夹杂物周围产生较大的畸变能和应力集 混合型夹杂物聚集处会形成宽裂纹, 而且裂纹的宽
Al 2O 3
中, 如 1 , 3 试样, 氢原子容易被吸附进去, 使晶格 度与裂纹中最大夹杂物的尺寸有关。
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畸变严重; 另一方面, MnS 夹杂物具有较高的结合 ( 2 )管线钢中 B 类夹杂物级别随 S , Al元素的

能, 可轻易吸收并在空隙周围聚集氢原子。根据分 增加有增高趋势。尺寸不小于 5 μ m 、 形状尖锐的夹

析可知, 在 2 和 4 试样中均含有 MnS 夹杂物, 尤 杂物( 硬脆相 CaO 和 Al 2O 3 ) 对氢致开裂裂纹的形
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其是 2 试样中 MnS 夹杂物的含量很高, 可是并没 核有促进作用。
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有在 MnS 夹杂物周围发现裂纹。 ( 3 ) MnS 夹杂物周围附着的一些方形 Nb , Ti
2.3 工艺优化 的碳氮化 物 的 边 部 都 有 裂 纹 产 生, 而 小 尺 寸 单 一
抗硫管线钢要求有极高的纯净度和超低含量的 MnS 夹杂物周围裂纹的产生趋势不明显。多边形
S 元素, 因此在冶炼过程中要严格控制 S 元素的含 夹杂物较长条型 MnS 夹杂物更易产生裂纹。
量, 从源头减少硫化锰混合夹杂物的含量。 ( 4 )当 MnS 夹杂物尺寸小、 含量高时, 在 MnS

为改善钢材质量, 控制钢中的夹杂物含量及分 夹杂物周围未发现裂纹。
布, 可以对钢的制造工艺进行以下优化处理。
参考文献:
( 1 )铁水预处理: 铁水预处理时, 脱硫的目标值

为0.003% , 处理后进行扒渣处理, 并且扒渣后要保证 [ 1 ] 周丽萍, 穆海玲, 赵楠 .X52 管线钢抗氢致开裂试验裂
未被脱硫渣覆盖的铁水表面面积超过全部的95% 。 纹成因分析[ J ] . 理化检验( 物理分册), 2013 , 49 ( 4 ):

( 2 )转炉冶炼: 转炉冶炼过程中, 将造渣的 p H 270-273 , 278.
[ 2 ] 刘桂江, 程丽杰, 谷强, 等 . 对非金属夹杂物检 验 标 准
控制在 3.5~4.0 , 全程吹氩, 采用后搅工艺。出钢过
GB / T10561 — 2005 的 探 讨 [ J ] . 理 化 检 验 ( 物 理 分

程采取挡渣出钢, 保证渣层厚度不大于 80 mm , 出
册), 2021 , 57 ( 1 ): 15-18.
钢过程采用铝铁进行脱氧合金化。出钢后, 在渣面

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