預防42CrMo鋼管產生裂紋的方法

鋼管出現裂紋是我們最值得關注卻無法避免的缺陷，42CrMo鋼管通過對異型坯溫度場和應力場有限元分析，結合現場工藝條件實際測量和鑄坯低倍、高倍檢測，對腹板裂紋進行了深入分析研究，明確了42CrMo鋼管裂紋的產生機理，為從根本上解決腹板裂紋奠定了基礎。

(1)異型坯斷面形狀不規則，很難實現均勻冷卻，造成鑄坯表面溫度梯度大，現場實測表明腹板中心溫度比腹板圓角部位低120—240~C，且腹板處于低溫脆性區，裂紋敏感性強。異形坯低倍組織顯示柱狀晶分布很不均勻，進一步證明了異型坯冷卻的不均勻性。

(2)42CrMo鋼管溫度的不均勻造成應力分布的不均勻，通過有限元分析法模擬溫度場和應力場，結果表明腹板部位應力特別集中，是其他部位的3倍以上，且受異型坯斷面不規則性的影響難以消除。腹板部位應力集中，且溫度處于低溫脆性區，裂紋出現的幾率增加。

(3)異型坯形狀的不規則性還決定了凝固時坯殼受力的特殊性。與普通板坯相比，異型坯形狀特殊，受力方向復雜，其最大區別在于：①腹板坯殼收縮受翼緣(結晶器凸出部分)的牽制，形成額外的應力，而板坯寬面坯殼收縮自由；②翼緣的變形使得腹板與結晶器壁之間的摩擦力增加，造成腹板坯殼冷卻收縮所產生的應力更大；③在結晶器下部和二次冷卻區，翼緣收縮變形使腹板表面裂紋擴展趨勢增大。http://www.hnsuzhuang.cn
(4)通過裂紋的高倍分析，發現裂紋處夾雜物含量較高，主要是錳、硅氧化物和硫化物，這些夾雜物的存在顯著降低了鋼的高溫力學性能，若腹板夾雜物聚集部位應力集中更易產生裂紋。同時，鋼種夾雜物較多也是影響異型坯包晶鋼產品超低溫條件下物理性能不合格的重要原因。經過分析，認為鑄坯夾雜物主要是鋼水潔凈度不高和鋼水的二次氧化造成的。

2015年7月17日

山東龍川金屬材料制造有限公司