Construcción naval
Definición y características de los defectos de delaminación:
La delaminación es un fenómeno de separación en capas paralelas a la pared del tubo de acero sin costura, generalmente causado por inclusiones no metálicas, poros, residuos de contracción o un proceso de laminación inadecuado.
Sus características incluyen:
Manifestaciones macroscópicas: agrietamiento en capas de la sección transversal, ondas de reflexión anormales durante las pruebas ultrasónicas.
Manifestaciones microscópicas: agregación de inclusiones, segregación de estructura bandeada o agrietamiento inducido por hidrógeno.
Principales causas de defectos de delaminación en tubos de acero sin costura estructurales:
Desde la perspectiva del mecanismo, generalmente se cree que las inclusiones no metálicas en la pieza en bruto del tubo destruirán la continuidad y la compacidad de la tubería de acero estructural sin costura de 16mn, y las inclusiones graves pueden incluso causar delaminación dentro de la tubería de acero estructural sin costura de 16mn. El otro se considera agrietamiento inducido por hidrógeno, es decir, debido a la acumulación de hidrógeno en el acero, la presión parcial del gas dentro del metal es demasiado alta, se forman manchas blancas en el tocho del tubo redondo y las grietas expandirse durante el proceso de laminado, eventualmente formando defectos de delaminación. Además, la tensión generada por la deformación desigual de la perforación cruzada de dos rodillos excede la resistencia plástica y también causará deslaminación.
La velocidad de laminación es un parámetro clave del proceso de perforación.Durante el cambio de la velocidad de laminación de baja a alta, existe una velocidad de laminación crítica en la que comienza a aparecer la estratificación. Cuando la velocidad del rodillo es baja, el tocho tubular es fácil de formar cavidades; cuando la velocidad del rodillo es alta, el tocho tubular y la tubería de acero estructural sin costura de 16mn son fáciles de formar defectos de delaminación. Con el fin de eliminar los defectos de deslaminación del tubo en bruto y la tubería de acero estructural de 16mn, la velocidad de laminación debe reducirse por debajo de la velocidad crítica de laminación a la que comienza a aparecer la delaminación.
Peligros de defectos de delaminación:
1. Disminución de las propiedades mecánicas
La resistencia a la tracción en la zona de delaminación se reduce entre un 30 % y un 50 %, y la tenacidad al impacto (entalla Charpy en V) puede descender por debajo de 10 J.
2. Riesgo de fallos de procesamiento
El doblado en frío y la expansión son propensos a agrietarse por la delaminación (como el estallido en el procesamiento de cilindros hidráulicos).
3. Riesgos de seguridad
La delaminación en tuberías de presión puede convertirse en grietas por fatiga, causando fugas o estallidos de tuberías (como en oleoductos).
Medidas de control para defectos de delaminación:
1. Control de calidad metalúrgico
Optimización de la materia prima:
Se utiliza acero limpio con bajo contenido de azufre y fósforo, y el tratamiento con calcio (Ca/S ≥ 1,5) convierte el Al₂O₃ en aluminato de calcio esférico.
Proceso de colada continua:
La agitación electromagnética reduce la segregación central y controla la velocidad de embutición para evitar la contracción.
2. Mejora del proceso de laminación
Sistema de calentamiento:
La temperatura de la sección de remojo es de 1200 a 1250 °C y el tiempo de mantenimiento es de ≥2 horas por tonelada de palanquilla de acero (para garantizar la fusión de las inclusiones).
Parámetros de laminación:
Relación de compresión ≥8:1 (por ejemplo, palanquilla de Φ300 mm laminada a tubo de Φ100 mm), lo que garantiza la soldadura de los defectos centrales.
Se utiliza laminación multipaso (por ejemplo, laminación Assel de 3 rodillos) para evitar una deformación excesiva en un solo paso.
3. Tratamiento térmico y pruebas
Recocido por deshidrogenación:
Recocer tubos de acero de alto riesgo a 250 a 300 °C durante 24 h para difundir el hidrógeno a <1,5 ppm.
Pruebas no destructivas:
Detección ultrasónica de defectos (UT): Detectar delaminación con una profundidad de ≥5 mm. Prueba de partículas magnéticas (MT): se utiliza para la detección de defectos superficiales cerca de la capa.
4. Monitoreo del proceso de producción
Monitoreo en línea: retroalimentación en tiempo real de los datos de fuerza de laminación y temperatura, ajuste dinámico del proceso.
Análisis metalográfico: inspección puntual periódica de la sección transversal de la tubería de acero para evaluar la distribución de inclusiones (clasificada según ASTM E45).
Reparación y tratamiento de defectos de delaminación:
Delaminación leve: rectificado para eliminar la capa defectuosa (espesor de pared restante ≥90% del límite inferior estándar).
Delaminación severa: desguace directo (por ejemplo, API 5CT estipula que si la profundidad de delaminación es superior al 5% del espesor de pared, el producto se desguazará).
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