防止抽油杆用热轧圆钢表面裂纹的措施

rockston

目前，我国许多抽油杆制造厂均以20CrMoA、35CrMoA等钢种，采用调质工艺来生产抽油杆。其工艺流程为:热轧材→矫直→镦头→感应加热淬火→感应回火→加工螺纹→表面喷丸。在抽油杆生产过程中，20CrMoA钢存在的主要问题是镦头开裂，不仅影响了正常生产，而且增加了产品成本。通过对镦头开裂试样的分析，发现开裂的主要原因是20CrMoA钢原材料表面存在裂纹，在镦头加热过程中，裂纹进一步扩展，导致镦头开裂。因此，减少或消除20CrMoA圆钢的表面裂纹，是保证抽油杆生产的重要前提。本文通过对20CrMoA圆钢表面裂纹形态的观察与研究，分析了裂纹产生的原因，并提出了减少或避免表面裂纹的措施。

1　检验方法

将20CrMoA圆钢切成200mm长的试样，并用1∶1盐酸水溶液酸洗，酸液温度75℃左右，保温8～10min，再用硝酸水溶液清洗表面，观察表面裂纹的情况。

从存在裂纹的酸洗试样上切取金相试样，经横向磨制、抛光，用4%硝酸酒精溶液浸蚀后，在NEOPHOT221型金相显微镜下观察裂纹形态及金相组织，并用扫描电子显微镜及能谱仪进行辅助分析。

2　20CrMoA圆钢表面裂纹的种类及其产生原因分析

经过大量的试验观察与研究，按照裂纹的形态及形成原因不同，20CrMoA圆钢表面裂纹可分为3类。

(1)第一类裂纹———由表面折叠而引起的裂纹　

第一类裂纹如图1a所示，裂纹与钢材表面成15°～75°角，长约1.5～3.5mm，尾部呈漩涡状，两侧轻微脱碳，脱碳层0.15～0.25mm，裂纹内有氧化铁皮存在。其宏观形态是在圆钢表面沿轧制方向成直线状或锯齿状，连续或断续出现在钢材的局部或全长。由此可知，这是在钢材轧制过程中产生的折叠。产生折叠的主要原因是成品之前的轧件有耳子；其次，在轧制过程中各个道次所产生的耳子、飞边、严重的刮伤、辊环破坏、辊槽严重磨损等情况，都可以使成品表面产生折叠；另外，如坯料的严重缺陷，如果清理不当也可能造成成品折叠。因此，减少或避免折叠出现的主要措施:①通过合理设计孔型，准确估计宽展，精确调整辊槽位置，减轻或消除成品前轧件的耳子、飞边、刮伤等缺陷；②仔细清理坯料表面严重缺陷。

(2)第二类裂纹———由钢中夹杂物引起的裂纹　

第二类裂纹如图1b所示，裂纹与钢材表面成一定角度，长约1.0～2.5mm，两侧轻微脱碳，脱碳层0.10～0.15mm。裂纹两侧及尾部均有夹杂物存在，并有因此而形成的铁素体带。用KYKY22800扫描电镜及能谱仪分析了夹杂物的化学成分，见表1，确认夹杂物为硅酸盐类。同时又对该类试样按GB/T10561-1989《钢中非金属夹杂物显微评定方法》中的A法，评级图Ⅱ(ASTM)进行夹杂物评级。结果表明，该钢C(硅酸盐)类夹杂物超过YB/T054—1994《抽油杆用热轧圆钢》标准中的规定，典型夹杂物形态见图1c，用扫描电镜及能谱仪分析的夹杂物成分，与裂纹周围的夹杂物成分相同。