干货 | 消防管件的实效及建议

某公司采用公司Q195热轧带钢生产成直缝钢管，最后制成的消防管件，消防管件在打压（涨管）过程中造成断裂失效如图，对管件断裂进行失效分析。

从试样外观检验，管件断裂发生在高频焊缝的热影响区，没有断在母材和焊缝上，管件有表面镀锌层。

金相检验：

1．硫化物类：A3

2．管件的内表面脱碳层为100μm，管件的外表面脱碳层为150μm

断裂原因分析

1．硫化物类夹杂物含量达到3级，虽然硫化物类夹杂物的延伸性好,导致延伸率低，管件在打压过程中打压压力很小，远没有达到钢材的延伸率就发生断裂失效。

2．管件内、外表面的脱碳层,大大降低了材料的抗拉强度。同时大的脱碳层在拉力作用下，在表面容易形成裂纹源。

3．管件外表面受到大的拉应力，同时从试样外观检验，管件断裂发生在高频焊缝的热影响区，没有断在母材和焊缝上。微观观察，对照焊缝的两侧（没有断裂的一侧和断裂的一侧），管件断裂侧热影响区较小。在焊接热循环的作用下，热影响区的组织分布是不均匀的。会产生晶粒粗化，是整个焊接接头的薄弱地带。高频焊管时为了提高产量，采用高的焊接速度，形成的热影响区小，导致热影响区与母材的晶粒差异较大，造成了明显的分界线，形成了大的应力集中。采取加大焊接线能量的焊接工艺（降低焊速、加大焊接电流），减少热影响区与母材的晶粒差异较大，避免明显的晶粒分界线，同时也降低了热影响区应力集中。

在同一应力状态下，焊缝含氢量高，裂纹孕育期短，裂纹倾向大。当应力状态恶劣，即使含氢量低，在很短孕育期内会产生裂纹。但是决定延迟裂纹产生与否，存在一个临界含氢量与临界应力值。若氢低于临界含氢量，拉应力低于强度极限，则孕育期将无限长，实际上不产生延迟裂纹。同时焊缝金属中的含氢量、接头承受的应力水平以及接头金属的塑性储备，三者对延迟裂纹产生的作用是相互联系的。焊缝高含氢量在低应力下就会诱发出裂纹，而低含氢量需要高应力下才达到诱发裂纹状态。含氢量及应力都低时，在长时间才能达到裂纹产生条件。材料的塑性储备起到调节作用。而此次管件失效中，由于焊缝一般含碳量低，缺口敏感性小，而近缝区由于晶粒粗大，过饱和空位浓度高，热影响区与母材的晶粒差异大，应力集中程度高和脱碳严重等不利条件，使热影响区易于产生延迟裂纹。从图中看出，焊缝处有很多氧化物存在，导致焊缝中的含氢量较高，因此在高频焊管时首先要对焊口处的母材要进行氧化物的处理，减少焊缝中的含氢量。避免延迟裂纹造成管件在热影响区断裂。因此，控制钢带氢的来源（炼钢物料和中包的烘烤），降低管材的氢含量。

结论：

由于管件夹杂物含量和氢含量高，钢带表面严重脱碳和焊缝热影响区应力集中是导致消防管件打压过程中断裂失效的原因。

改进意见和建议：

1、提高钢坯的纯净度，降低夹杂物含量和氢含量。

2、严格控制钢坯在加热炉中的加热温度和加热时间，防止钢带表面脱碳。

3、高频焊管时，优化焊接工艺，防止应力集中而引起的断裂（加大焊接线流量或降低焊接速，保证焊缝热影响区的一定的宽度，避免焊件在焊缝和焊缝热影响区断裂）。

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