【精品】中厚板分层缺陷分析.

1、中厚板分层缺陷分析.近来老有人打电话来， 问纠十么是钢板的分层 （夹层）r敬请大家看博文 中 厚板质量工程师手稿 ：分层是钢板（坯）断面出现局部的缝隙，使钢板断面形成局部层状，是钢材 中的一种致命性缺陷，钢板不得有分层，见图1。分层亦称夹层、离层，是钢 材的内部缺陷。钢锭内的气泡、大块的非金属夹杂物、未完全切除的残余缩孔 或发生折叠均可能引起钢材的分层，而不太合理的轧制压下规程又可能使分层 加剧。资料内容仅供您学习参考.如有不当之处请联系改正或者删除资料内容仅供您学习参考.如有不当之处话联系改正或者删除2图1钢板分层图2厚板局部分层图3焊接后钢板分层图4加工后发现分层根据产生原因的不同，分层所

2、表现的部位形态也不同，有的隐藏在钢材内部， 内表面与钢材表面平行或基本平行；也有的延伸到钢材表面又在钢材表面形成 沟纹状的表面缺陷。概括起来有2种形式：第1种为开口型分层。这种分层缺陷在钢材的断口上宏观就可发现，一般在钢 厂和制造厂里基本上能被复检出来。第2种为封闭型分层。这种分层缺陷在钢材的断口中看不到，在制造厂内如果 不进行逐张钢板100%超声波探伤，亦难以发现，它是一种处于钢板内部的封闭 型分层。这种分层缺陷从冶炼厂带资料内容仅供您学习参考.如有不当之处请联系改正或者删除资料内容仅供您学习参考.如有不当之处话联系改正或者删除3到制造厂，最后被加工制造成产品出厂。分层缺陷的存在使分层区钢板

3、承受载荷的有效厚度减少，降低了与分层同方向 受载的承载能力。分层缺陷的边线形状尖锐，对应力作用非常敏感，会引起严 重的应力集中。在运行过程中若有反复的加载、卸载、升温、降温，就会在应 力集中区形成很大的交变应力,以致造成应力疲劳。一、开口型分层某厂生产的板材分层是开口型分层，见图1钢板分层。从钢板的表面就可以分 辨出来。不需要做实验，图1是某钢厂发运到中南某大型物流企业的板材照 片，属于钢厂漏检产品，经销商提出质量异议后，钢厂直接报废了，经销商按 废钢价销售给废钢企业使用。1、分层形貌见图1。资料显示与钢种关系不大。2、分层原因分析图5是正常的铸坯凝固过程纵向断面示意图。资料内容仅供您学习参考

4、.如有不当之处请联系改正或者删除资料内容仅供您学习参考.如有不当之处话联系改正或者删除411,5卅小伽灿辄血示鶴图5正常情况下铸坯凝固过程纵向断面示意图图6异常情况下铸坯凝固过程纵向断面示意图从图6可以看见，A、B两点造成铸坯搭桥，在C点形成缩孔，产生中心线 裂纹或中心疏松，轧制后可能出现分层缺陷。二、封闭型分层1、分层形貌某厂生产的板材分层是封闭型分层，这种分层从钢板的表面分辨不出来。只能 从拉伸断口以及超声波探伤才能发现。对D级船板进行生产检验时，发现其中多资料内容仅供您学习参考.如有不当之处请联系改正或者删除资料内容仅供您学习参考.如有不当之处话联系改正或者删除5个批号的拉伸试样断口有分

5、层且对应的力学性能延伸率明显偏低。拉伸试样分层见图7,钢板切割后低倍发现分层图8。罔7仲试样分於彫做图7拉伸试样分层形貌图8钢板切面分层形貌试样的拉伸断口均有明显的层状断裂特征，分层沿着试样的宽度方向（钢板的纵向） 近似平行分布。层区的断口颜色为灰白色和浅灰色相间分布，分层区以外的断口 宏观形貌与正常断口相同。2、分层原因探讨1）钢板超声波探伤：钢板拉伸断口出现分层钢板，对其进行超声波探伤检查，探区的全面积内均有 高低不一的断续的资料内容仅供您学习参考.如有不当之处请联系改正或者删除资料内容仅供您学习参考.如有不当之处话联系改正或者删除6缺陷波显示,估计缺陷性质为非金属夹杂物引起的分层现象。2

6、）低倍分析通过对试样直接做厚度方向的低倍分析，发现在试样厚度方向的1/2处都存在 着明显的黑线或黑带，说明中心存在中心偏析。3）钢板化学成分分析在上述试样的1/4厚度处各取一个点和中心分层处取一个点进行钢材化学成分 分析,以检验钢材内非金属含量和是否存在偏析现象。钢材的化学成分分析结果 如表1所示。CSiMnPS中心分层处9.3261.15147.4上表面9251.09105.07下表而241.08115.22从表1可以看出无论是基体处，还是有硫化物集聚的偏析区,钢材的化学成分均符 合国家标准的要求，但是对于Mn、P、S含量来说，钢板中还存在着不同程度的成 分偏析现象发生分层处的Mn、P、S的

7、含量均高于其他地方。4）金相分析：对断口进行高倍分析，结果表明存在晶间裂纹，见下图。炉号规格轧制方式夹杂物金相组织晶粒度0560360010550mm待温 900 度A1.5+D1F+P, P 呈现条带状分布6-6.5资料内容仅供您学习参考.如有不当之处请联系改正或者删除资料内容仅供您学习参考.如有不当之处话联系改正或者删除7图9金相组织、 I图10晶间裂纹进一步作微观分析，试样的金相组织为铁素体加珠光体，晶粒度为66.5级， 在试样的整个横截面上硫化物夹杂分布很均匀，但在分层附近有大量明显呈细条 状的硫化物夹杂。级别为3级。用3%的硝酸酒精腐蚀试样表面.再用放大倍数 为100的显微镜观察从中

8、可以看出沿板厚方向存在明显晶间裂纹和片状硫化物 夹杂。试样拉伸时在铁素体带上密集分布的硫化物处产生大量微裂纹，同时超长铁素 体带的变形又受到阻碍，导致该处在试样拉断之前裂纹已经贯通最终在断口上 形成分层。因此，拉伸试验断口出现分层的又一个原因是试样中存在密集分布 的硫化物和超长的带状组织。3、采取措施针对某钢铁公司目前的实际情况，分析认为，由于产生分层缺陷的钢板对应的 为消除钢板分层缺陷，提高钢板质量，需从炼钢和轧制两个方面做工作。炼钢钙化处理：由于分层钢板处硫化物夹杂主要呈细条状分布，因此，通过在精炼完毕后，喂Ca-Fe线对钢水进行钙化处理.促使夹杂物变性上浮，是目前减少钢板分层的 最主要措

9、施。当钢液中钙铝比达到0.09时，氧化铝夹杂物多变性为12CaO-7A12O3或与其成分相近的低熔点物质有利于降低5|jm资料内容仅供您学习参考.如有不当之处请联系改正或者删除资料内容仅供您学习参考.如有不当之处话联系改正或者删除8夹杂物的数量比 例，使钢中夹杂物球化率提高，有利于夹杂上浮。加强终点控制:炉前操作上提高转炉终点碳含量，降低钢中全01和自由氧含量，提高钢的清洁 度。降低PS含量,减少偏析倾向化学分析表明，偏析处磷硫及夹杂成分较高。因此必须在转炉吹炼时低温脱P、高温脱S,挡渣出钢和LF炉造渣脱S,尽量降低PS含量，减少偏 析。提高钢水镇定时间：提高钢水镇定时间，促使夹杂物上浮排除，

10、因此必须在喂线后确保5min以上的 软吹氮时间。优化LF炉造渣工艺：LF炉加埋弧渣和A1丸（粉）造渣脱氧，加大LF炉精炼石灰用量，提高炉渣吸 附夹杂能力。VD真空处理：由于厚板压缩比小，钢坯的头部疏松在轧制过程中难以焊合。除降低钢液中夹 杂物外，减少气体含量至关重要。由于钢中的氮将会使钢的宏观组织疏松，甚 至会产生皮下气泡和偏析。因此通过VD真空处理，降低钢中气体含量，有利 于大幅度提高钢水质量。2）轧制优化轧制规程，増加压缩比，采用横纵轧，尽可能的通过轧制消除一部分内部 缺陷。钢板分层主要与钢板轧制过程中在板厚方向上形成的非金属夹杂物（主要是硫化 物和氧化物）的形状以及钢板冶炼过程中硫、磷出

11、现中心偏析有关。如果沿板厚 方向非金属夹杂物被压成薄片，出现片状杂质引起钢板的分层（夹层）现象,则会使 钢材沿厚度方向受拉的性能大大恶化，急剧降低Z向延伸性和塑性指标。资料内容仅供您学习参考.如有不当之处请联系改正或者删除资料内容仅供您学习参考.如有不当之处话联系改正或者删除9分层是钢材的质量问题是不允许存在而实际又可能存在的缺陷，要消除钢板中的 分层缺陷.除了从炼钢和轧制两个方面做工作，提高钢材内部质量外，一个最有 效的方法就是对钢板逐张进行100%的超声波探伤，将缺陷消除在最初阶段。案例1:上海某钢结构公司钢板分层质量异议上海某钢结构公司向某钢铁公司产品的Q390E钢板40mm规格提出分层

12、异议， 某厂技术人员、探伤人员抵达上海处理质量异议。资料内容仅供您学习参考.如有不当之处请联系改正或者删除资料内容仅供您学习参考.如有不当之处话联系改正或者删除10规格黜分瓯许人、钟 次员、探伤人员抵达上海处理庾量异认_ _一311 Q39OE钊板40mm Wk图11 Q39OE钢板40mm钢板钢板超声波检查发现，钢板有较多的缺陷，但底波没有下降或消失，因此钢板内部夹杂物多、钢板无分层。案例|I終俐结MW钢板分 4皿龙.,.小艸如产晶的Q390EMinm资料内容仅供您学习参考.如有不当之处请联系改正或者删除资料内容仅供您学习参考.如有不当之处话联系改正或者删除11图12钢板缺陷波高、底波探伤图

13、用户对钢板厚度方向进行磁粉检查及渗透检查，发现钢板沿1/2厚度处有明显 的偏析线。经与用户进行技术交流，认为：1、钢板无分层；2、在钢板1/2厚 度处夹杂物多，有明显偏析线；3、钢板按国家标准GB/T1591.GB3274为合 格钢板。4、连铸坯生产的中厚板不可避免的存在偏析线。资料内容仅供您学习参考.如有不当之处请联系改正或者删除资料内容仅供您学习参考.如有不当之处话联系改正或者删除12图13渗透检查有偏析线附：分层的动态波形图14磁粉检查有偏析线资料内容仅供您学习参考.如有不当之处请联系改正或者删除资料内容仅供您学习参考.如有不当之处话联系改正或者删除13图15夹层波形图案例2华中某钢结构

14、分层质量异议情况华中某钢结构厂加工印度一家发电厂用的钢结构。某钢厂为该客户提供了两批 钢板 第一批为80mm厚的Q345B大约200多吨，该批钢板全部为保探伤，使 用过程中未出现任何问题；第二批为50mm、55mm和60mm三个厚度规格的Q345B大约500多吨，该批次钢板无探伤要求。武汉华电公司将某钢厂的钢板 从中间切开后，将四块钢板进行拼焊成四方形立柱，焊接完成后，有一根立柱 的钢板（现场发现分层缺陷的钢板有1块，由于客户要求发现缺陷部分立柱全 部报废， 故涉及5块钢板） 在焊接后23天后发出巨响， 后到现场确认发现有 分层现象 （如下图）。用探伤仪对焊接后的钢板进行了探伤，结果发现，上述

15、 缺陷基本都出现距离边部大约资料内容仅供您学习参考.如有不当之处请联系改正或者删除资料内容仅供您学习参考.如有不当之处话联系改正或者删除1460mm范围内，对钢板其它部位进行探伤检测，发现有一定缺陷，但远没有边部范围那么严重。还对部分未经过加工处理的钢 板进行了探伤检查，发现部分钢板内存在比较严重的缺陷。为了进一步确认缺 陷可能带来的危害，焊接专家提出通过焊补方式来挽救已经加工完成的钢结构 件方案，但客户不同意，华中某钢结构厂坚持要报废，只能做报废处理。钢厂查炼钢生产过程，出现缺陷钢板为08年8月19曰生产的A809836炉。 未经过真空和微合金化处理，钢包炉直接上台，其它过程都比较正常。轧制

16、方 式为热轧。出厂前进行探伤。图16裂纹图经专家分析，与钢水直接上台有关，偏析比较严重。因此保探伤钢板进VD或RH炉进行抽真空处理为好。资料内容仅供您学习参考.如有不当之处请联系改正或者删除资料内容仅供您学习参考.如有不当之处话联系改正或者删除15图17分层钢板图案例3船板拉伸断口分析各类金属拉伸断口是各不相同的，即使是同一材料也会出现各种不同的断口。虽然在各种材料试验规范中，对拉伸断口的评定没有明文规定，但试样的断口 进行评定，有助于评定材料的质量及发现材料的特殊缺陷，如材料岀的断口分 层、夹杂等，组织形态不均的内部缺陷和表面缺陷，在检验或实物判定上有重 要参考作用。般钢板拉伸试样出现分层多

17、在20価以上规格的中高合金钢板，其分层的表 现，有出现在断口的，有出现在断口内外的，有出现在端口外侧的，有出现在资料内容仅供您学习参考.如有不当之处请联系改正或者删除资料内容仅供您学习参考.如有不当之处话联系改正或者删除16端口外侧颈缩区以内或以外的等，分层有显著，不显著的，有一道的，也有多 道的。般将拉伸试样的断口分层分为断口界面内出现的分层、断口侧面出现的分层（或褶皱）、颈缩区域与接近颈缩区域的分层、断口面内出现的多条分层、贯 穿断口截面的分层、断口截面异常组织中出现的分层等六类。某厂针对底船板岀现拉伸断口开裂的情况，选取了3个比较典型的异常断口试样和1个正常断口试样进行了金相、夹杂、气体

18、和酸洗低倍分析。中样号钢种断口9230302D36开裂9210212A开裂9012012A开裂9222412A36正常1、断口宏观形貌及酸洗低倍从断口裂纹的特点来看，主要在中心线位置形成“锯齿状的断裂口，有向基体 内部形成裂纹的趋势。从表面酸洗情况来看，在试样厚度1/2处有比较明显的 偏析，断口沿着偏析线向基体内延伸。资料内容仅供您学习参考.如有不当之处请联系改正或者删除资料内容仅供您学习参考.如有不当之处话联系改正或者删除17篇存层总m眾吩常牴临船g$机纽紈和光袋物繳別分折 传物犬衆物大小m微米右右M图18断口情况2金相夹杂分析对试样进行金相组织和夹杂物级别分析，金相组织均为铁素体+珠光体。

19、试样内部只有少量球状夹杂物，夹杂物大小10微米左右；在拉伸变形位置发现试样存因18断口怖况资料内容仅供您学习参考.如有不当之处请联系改正或者删除资料内容仅供您学习参考.如有不当之处话联系改正或者删除18在偏析组织。下图所示：资料内容仅供您学习参考.如有不当之处请联系改正或者删除资料内容仅供您学习参考.如有不当之处话联系改正或者删除19图19正常断口试样拉伸变形处截面组织 编号：9222412 100X 3%硝酸酒精腐蚀夹杂物：D1带状组织：1.5级图20断口开裂试样拉伸变形处截面组织编号：9012012 100X 3%硝酸酒精腐蚀夹杂物：DI、DS0.5带状组织：1 5级资料内容仅供您学习参考.如有不当之处请联系改正或者删除资料内容仅供您学习参考.如有不当之处话联系改正或者删除20图21未变形处截面组织编号：9210212 100X 3%硝酸酒精腐蚀夹杂物：DI、DS1.5带状组织：0.5级3气体分析取1个断口正常试样和2个断口开裂试样进行气体分析，9222412号试样是LF+RH的精炼处理，9210212号试样未经过真空脱气处理.从氧、氮的含量来 看应属于正常范围。中样号钢种工艺路线氧氮备注9222412A36LF/RH6ppm35ppm断口正常9012012ALF8ppm49ppm断口开裂9210212ALF13pp