Q345GJC钢板探伤不合格原因分析

吕丽华，吕慎辉，刘云峰

山东莱芜钢铁股份有限公司品保部，山东 莱芜 271104

0 引言

宽厚板是莱钢的生命线，年设计能力为180万t/年，主要产品有船板钢、管线钢、压力容器钢等，多用于高危行业或环境中，因此对钢板的内部质量有着非常高的要求。超声波探伤作为目前莱钢宽厚板无损检验的主要方式，主要是应用超声波在钢板中传播，随材料的声学特性和内部组织、缺陷的不同而变化，以此检测材料内部的裂纹、分层、缩孔、气泡、疏松以及严重粗晶等结构的变化和缺陷情况。

工厂生产中采取250mm厚度的钢坯轧制一批25mm厚度的Q345GJC，轧后探伤均不合格，探伤缺陷波较高，缺陷分布于大部分的板面，且尺寸较大。钢板的生产工艺为：转炉冶炼

LF精炼→板坯连铸→控制轧制→空冷。

1 钢板的探伤情况

对钢板进行超声波检验时发现有严重的探伤缺陷存在，分别进行了超声波在线探伤和人工探伤。

图1 自动探伤仪三维探伤结果

图2 手动探伤缺陷波形图

从图1在线探伤仪显示的三维探伤图谱可以明显看出，Q345GJC在厚度16～17mm出有明显的缺陷层，缺陷层分布在钢板的整个表面，贯穿整个钢板的轧制方向。从图2人工探伤的缺陷波形图也可以明显的看出，缺陷波的波高高于钢板底波的波高，达到了88%的高度，缺陷波的位置在板厚的16.68mm处，基本与自动探伤仪的结果对应起来。手动探伤缺陷波呈现草状，个别缺陷波呈尖锐状并且波幅高，根据探伤学的相关知识判定为疏松状缺陷并且钢板内部有裂纹。根据标准判定，钢板探伤不合格。

2 取样以及确定进行检测的项目

2.1 取样

在钢板探伤严重的区域，通过手动探伤仪的准确定位，取试样进行低倍、金相、电镜扫描以及物理性能试验。

2.2 探伤缺陷的试验研究

2.2.1 低倍分析

对探伤不合格的钢板取样后进行低倍分析，可以明显的看出在钢板厚度1/2位置处有明显的偏析带，偏析带呈连续的细长状，并且有裂纹、夹杂等缺陷，冲击断口处发现白亮带区域。

2.2.2 缺陷金相分析

对低倍试样进行金相分析，可以看到在试样的心部有裂纹，裂纹处出现碳偏析，珠光体量较多。裂纹的出现验证了探伤不合格的原因，并且解释了探伤缺陷波的形态，与探伤结果呈现一致性。

2.2.3 扫描电镜的检验分析

为进一步研究钢板探伤不合格的原因， 对探伤不合格处金相试样做了扫描电镜对比分析， 结果看出：心部有一条明显白而亮的缺陷带，心部的裂纹、偏析和MnS等夹杂物非常严重。钢板微观组织的差异、心部偏析、内部裂纹以及夹杂物等的存在是导致探伤不合格主要原因 。

对裂纹处进行了能谱分析，结果显示裂缝内部含有Al2O3、MnS等夹杂，这是造成裂缝的主要原因。

2.2.4 气体分析

对探伤不合格的试样进行气体分析，得到探伤不合格的钢板气体氢含量为3.2ppm，远远大于探伤合格中钢板的气体氢含量2.4ppm。钢中的氢可以在显微空隙处聚积形成气体分子， 而夹杂物与金属基体的相界面又强烈吸附氢，所以夹杂物周围氢压较高，尤其是夹杂物的尖锐处，当氢压超过临界值时，就产生了微裂纹，而且随着氢压的增加，微裂纹可以扩展或互相连接，形成较长的裂纹，严重影响钢板内部质量，造成探伤不合格。由于轧制钢板较薄（25mm），轧后冷却较快，钢板下线后温度已经降到100℃以下，难以实现堆垛缓冷，因此冷却产生的内应力难以被有效消除，同时也不利于钢中氢的释放，加剧了微裂纹的产生， 从而造成钢板探伤不合格。

3 结论

1）连铸板坯的中心偏析遗传到轧制钢板中，钢坯的内部缺陷在轧制时小的缺陷可以得到焊合，但是比较大的缺陷则无法通过轧制工艺的调整予以改善；

2）钢中MnS等夹杂物数量多、尺寸大，其尖端处是裂纹产生的有利场所，影响钢板的探伤合格率；

3）钢水中的氢含量偏高，容易造成氢致裂纹，造成探伤不合格品的出现；

4）由于轧制钢板较薄（25mm） ，轧后冷却较快，不能有效消除内应力，同时也不利于钢中氢的释放，加剧了裂纹的产生。

4 解决措施

1）加强铁水脱硫，优化炼钢工艺，有效降低钢中S 含量从而减少MnS夹杂物；

2）加强炼钢工艺控制能力。走RH精炼脱氢，降低钢种的氢含量；同时优化板坯连铸工艺，降低钢水的过热度，选择合适的拉速和二冷制度，减轻板坯的中心偏析；

3）优化轧钢工艺控制。优化加热制度，保证加热的均匀性；在高温轧制阶段， 加大轧制力和轧制扭矩，适当降低轧制速度，以加强变形的渗透，使得板坯心部也能发生充分的变形，改造铸态组织结构，减轻心部偏析，同时焊合板坯内部的原始裂纹。优化钢板轧后冷却工艺制度，尽量保证冷却均匀，降低钢板内部应力：较厚规格钢板水冷下线后宜进行堆垛缓冷。

[1]沈亚.超声波探伤原理与应用[M].机械工业出版社，1992.

[2]何宇明，朱斌，宋晓菊，等.中厚板超声波探伤不合格成因调查及对策分析[J].钢铁，2004.