34CrMo4气瓶用无缝钢管内表面缺陷分析及预防措施

王婀娜 尹人洁 陈 谨 张 涛 童宗圣

（1.攀钢集团成都钢钒有限公司钢研所，四川成都，610303；2.攀钢集团成都钢钒有限公司金堂分公司，四川成都，610403）

我公司340连轧管机组生产的高压气瓶用无缝钢管有内外壁光洁，壁厚均匀，重量轻，成材率高和成本低等优点，深受用户欢迎。根据市场需求，相继开发了中碳Cr、Mo系列高压气瓶用无缝钢管，其中34CrMo4钢种是GB/T18248－2008气瓶用无缝钢管中的高端产品。∮325㎜×7㎜规格是340连轧管机组的极限规格，轧制难度大，稍有不慎，产品就会容易产生一些缺陷，使产品的合格率低下，严重影响产品的整体成材率。

340连轧管机组在生产∮325㎜×7㎜的34CrMo4气瓶管时，生产的1091支钢管（1000多吨）其中274支钢管尾端1.5～2米存在“鼓泡”和轧破现象，致使产品成材率不足75%。通过对这些“内鼓泡”钢管的全面分析，找出了形成该缺陷的原因，提出了整改措施，有效预防了“内鼓泡”缺陷的产生，并提高和稳定了产品成材率。

1 34CrMo4钢种气瓶用无缝钢管的生产工艺

1.1 钢坯来源及生产工艺

（1）采用80吨转炉冶炼＋LF＋VD＋∮350㎜圆坯连铸。

（2）采用80吨电炉冶炼＋LF＋VD＋∮350㎜圆坯连铸。

（3）外购攀钢∮350㎜轧坯。

1.2 钢管轧制工艺流程

管坯检验＋尾端定心＋环形炉加热＋头端定心＋斜轧穿孔＋∮340㎜限动芯棒连轧机轧制＋高压水除鳞＋定径机定径＋冷却＋矫直。

2 缺陷分析

2.1 宏观形貌分析

截取缺陷样管长约1.5～2米，经肉眼观察沿钢管内壁纵向分布着数量较多的鼓泡缺陷，部分鼓泡缺陷形态完整，部分鼓泡缺陷破裂，如图1和图2。

图1 缺陷形貌1

图2 缺陷形貌2

2.2 化学成分分析

在缺陷附近取样，采用直读光谱法进行化学成分分析（如表1），化学成分结果符合GB/T18248－2008中34CrMo4钢种的化学成分。

表1 34CrMo4钢种内表面缺陷附近的化学成分（%）

2.3 微观形貌分析

将缺陷钢管沿缺陷所在位置横向切开，取2件送检试样，对缺陷的断面进行拍照，其典型形貌见图3和图4。

肉眼观察：图3呈现明显成层状分布的裂纹状缺陷。图4在缺陷的横截面上存在许多与主缺陷扩展方向相反的细小裂纹。

图3 样块1

图4 样块2

送检样块经磨制、抛光、金相显微镜下观察：在抛光面上未见明显夹杂聚集，缺陷周围也未见夹杂聚集。缺陷尖端弥散分布着大量高温氧化物粒子及高温氧化物粒子条带（见图5和图6）。

试样用4%硝酸酒精溶液腐蚀后，金相显微镜下观察：缺陷附近存在明显脱碳（见图7和图8），基体组织为贝氏体＋铁素体（见图9）。

2.4 非金属夹杂物检验

依据GB/T10561－2005标准钢管的非金属夹杂物：A0.5，B0.5，C0，D0.5，Ds0，显然在允许范围之内。

2.5 低倍检验

对出现“内鼓泡”缺陷批次的同炉号钢坯取低倍样，进行低倍酸浸试验，宏观形貌见图10，可见钢坯上无明显中心疏松、缩孔及裂纹，属一级坯。

图5 缺陷尖端分布的高温氧化物粒子500×

图6 缺陷尖端的高温氧化物粒子条带200×

图7 缺陷附近的脱碳形貌100×

图8 另一处缺陷附近的脱碳形貌100×

图9 基体组织贝氏体＋铁素体100×

图10 钢坯低倍检验图片

3 缺陷产生原因分析讨论

3.1 缺陷原因分析

34CrMo4气瓶管内表面鼓泡缺陷具有如下特征：（1）此次生产的∮325㎜×7㎜34CrMo4钢种的钢坯由转炉、电炉提供∮350连铸坯和攀钢外购轧坯，3种坯料生产的钢管均出现了同一类型的缺陷，共212余支。（2）缺陷均分布在尾端1.5－2米范围，均沿着钢管纵向分布，具有一定的规律性。（3）缺陷处存在氧化脱碳现象，缺陷旁侧及尖端弥散分布着大量细小的高温氧化物颗粒。

说明钢坯在进入环形加热炉前存在内部裂纹，钢坯在加热过程中与大气连通的裂纹发生高温氧化脱碳反应，在随后的轧制变形过程中无法“愈合”，形成“内鼓泡”缺陷。

3.2 生产流程排查分析

通过分析论证，确认该“鼓泡”缺陷为环形炉加热前钢坯内部存在缺陷所致，且缺陷均分布在钢管尾端，比较规律。然而该分厂生产34CrMo4钢种所使用的钢坯来源多样化，均为一级坯。所以排查重点集中到坯料锯切→环形炉加热这两个环节。

勘查过程中发现该分厂为提高轧制速度，减少穿孔过程中毛管尾端“耳子”的产生，在钢坯锯切后增加了钢坯尾端氧割打孔的工序。34CrMo4属于中碳铬钼钢，如采用氧割局部加热，会产生热应力，在氧割局部打孔过程中，甚至在放置一段时间后，可能会产生热裂纹，使管坯的质量受到影响。

在钢坯尾端氧割打孔处（见图11）取样块进行金相检验，发现打孔处的钢坯内部的确存在内部裂纹（见图12）。

图11 钢坯尾端的氧割孔

图12 钢坯尾端氧割打孔后出现的内部裂纹50×

4 改进措施及效果

根据上述对34CrMo4内壁缺陷的分析，禁止生产厂对34CrMo4钢种的钢坯进行局部加热是关键。可以采用机加工方式对34CrMo4钢种的钢坯进行尾端打孔，提高穿孔效率。

5 结论

分厂在生产∮325㎜×7㎜的34CrMo4气瓶管时，钢管尾端内表面的“鼓泡”缺陷，是由于该生产厂在钢坯的尾端进行局部加热所致。在取消该工序后，钢管尾端内表面的鼓泡现象完全消除。