如何发现球墨铸铁故障的原因及解决方案
1原因分析
1.1成分分析
在一定的冷却速度和孕育条件下，碳当量增加可以提高球墨铸铁的石墨球数，改善石墨形态，使碳以碳化物形态存在的数量减少，以石墨形态存在的数量增加，可使球化处理后的铁液过冷倾向减小。在铁碳二元相图中，共晶成分的含碳量为4.26%，通常将DN800~DN1000mm铸管碳当量控制在4.2%~4.3%范围，可提高铁液的流动性，使球墨铸铁管组织致密。碳当量过高，石墨飘浮倾向增加，使石墨蜕化，且碳高可造成石墨球占的有效体积分数增加，降低球墨铸铁的综合性能，球墨铸铁管的力学性能变差。
1.2金相分析
1.2.1石墨球化分析
将试样放大100倍后，从外壁向内壁依次观察，石墨分布见图2.图2a内壁石墨基本为片状，蠕虫状，球化率大于6级，石墨大小为8级。2b中心部位石墨大部分呈球状，余为团状和极少量团絮状，球化率2级，石墨大小为8级。2c外壁石墨球较小，球化率3级，即石墨大部分呈团状和球状，余为团絮状，石墨大小为大于8级，石墨直径1.5mm.
1.2.2金相组织分析
铸管内壁铁素体含量较多，左下角显示有未来得及完全球化的石墨聚集；图3b端面中心1较内壁相比，铁素体含量减少，增加有珠光体与渗碳体的混合物即莱氏体存在；图3c中心2由内向外渗碳体明显增多；图3d靠近端面外壁珠光体含量为18%，铁素体减少，初生渗碳体，珠光体及莱氏体增多。
试样的球化率达到了3级的国标要求，靠近内壁的球化率为6级，为管子内壁夹渣，杂质元素多造成；外壁球化效果较中心和内壁好；外壁组织中莱氏体化严重。
管壁的力学性能差异较大，内壁共晶渗碳体，珠光体的分解和转变，使石墨球长大，组织体积膨胀，导致铸管径向尺寸变大，石墨化程度越高，石墨球越容易长大，从而体积膨胀越大，而渗碳体，珠光体的分解是需要一定的温度和时间要求的，分析结果表现为外壁珠光体与渗碳体转变不彻底，因而，因相变程度不同，体积变化不同，导致管子内外壁产生方向相反的内应力。不同组织的管子在高压外力作用下，外壁硬而脆的莱氏体强度和韧性都较低，产生断裂，在整个铸管内壁受压强相同的情况下，局部的管壁断裂会使此处管壁变薄，应力集中，最后形成打爆管，这就是夹层管水压试验易打爆的主要原因。
2预防措施
2.1控制合适的碳当量加大废钢加入量，使废钢加入比例达到7%~10%，硅的控制力求精确，使碳当量保持在4.2%~4.3%。
2.2加强退火工艺控制
大小管混退时按大管参数控制，进凉管时在热管的基础上再多隔两个链爪。
2.3加强取样频次，提高监控水平为更好地控制退火质量，及时，准确，快速地反应退火效果，在退火炉后增设金相快速取样设备，取样频次由原来的100支取一个样，增加至25支取一个样，使金相检验结果直接服务于退火炉，有利于退火参数的控制与调整。
3效果
采取措施后，由夹层原因造成的水压试验打爆管基本杜绝。
（1）将DN800~DN1000球墨铸铁管铁液中钢加入量控制在7%~10%，碳当量控制在4.2%~4.3%范围，可提高铁液的流动性，使球墨铸铁管组织致密，改善球墨铸铁管的力学性能。
（2）大于DN400mm以上规格的铸管退火炉控制，加热2段，保温1段，保温2段温度应在960&以上，进管间距随管径变大逐渐变大，使管子的整个断面珠光体与渗碳体转变彻底。
（3）水压合格率由原来的96%提高到了98%，内在质量更加稳定，伸长率也稳定在12%~16%；与以前由于夹层原因的水压爆管占废管总量的3%相比，仅此一项，年可为公司减少经济损失近30万元。
1.1成分分析
在一定的冷却速度和孕育条件下，碳当量增加可以提高球墨铸铁的石墨球数，改善石墨形态，使碳以碳化物形态存在的数量减少，以石墨形态存在的数量增加，可使球化处理后的铁液过冷倾向减小。在铁碳二元相图中，共晶成分的含碳量为4.26%，通常将DN800~DN1000mm铸管碳当量控制在4.2%~4.3%范围，可提高铁液的流动性，使球墨铸铁管组织致密。碳当量过高，石墨飘浮倾向增加，使石墨蜕化，且碳高可造成石墨球占的有效体积分数增加，降低球墨铸铁的综合性能，球墨铸铁管的力学性能变差。
1.2金相分析
1.2.1石墨球化分析
将试样放大100倍后，从外壁向内壁依次观察，石墨分布见图2.图2a内壁石墨基本为片状，蠕虫状，球化率大于6级，石墨大小为8级。2b中心部位石墨大部分呈球状，余为团状和极少量团絮状，球化率2级，石墨大小为8级。2c外壁石墨球较小，球化率3级，即石墨大部分呈团状和球状，余为团絮状，石墨大小为大于8级，石墨直径1.5mm.
1.2.2金相组织分析
铸管内壁铁素体含量较多，左下角显示有未来得及完全球化的石墨聚集；图3b端面中心1较内壁相比，铁素体含量减少，增加有珠光体与渗碳体的混合物即莱氏体存在；图3c中心2由内向外渗碳体明显增多；图3d靠近端面外壁珠光体含量为18%，铁素体减少，初生渗碳体，珠光体及莱氏体增多。
试样的球化率达到了3级的国标要求，靠近内壁的球化率为6级，为管子内壁夹渣，杂质元素多造成；外壁球化效果较中心和内壁好；外壁组织中莱氏体化严重。
管壁的力学性能差异较大，内壁共晶渗碳体，珠光体的分解和转变，使石墨球长大，组织体积膨胀，导致铸管径向尺寸变大，石墨化程度越高，石墨球越容易长大，从而体积膨胀越大，而渗碳体，珠光体的分解是需要一定的温度和时间要求的，分析结果表现为外壁珠光体与渗碳体转变不彻底，因而，因相变程度不同，体积变化不同，导致管子内外壁产生方向相反的内应力。不同组织的管子在高压外力作用下，外壁硬而脆的莱氏体强度和韧性都较低，产生断裂，在整个铸管内壁受压强相同的情况下，局部的管壁断裂会使此处管壁变薄，应力集中，最后形成打爆管，这就是夹层管水压试验易打爆的主要原因。
2预防措施
2.1控制合适的碳当量加大废钢加入量，使废钢加入比例达到7%~10%，硅的控制力求精确，使碳当量保持在4.2%~4.3%。
2.2加强退火工艺控制
大小管混退时按大管参数控制，进凉管时在热管的基础上再多隔两个链爪。
2.3加强取样频次，提高监控水平为更好地控制退火质量，及时，准确，快速地反应退火效果，在退火炉后增设金相快速取样设备，取样频次由原来的100支取一个样，增加至25支取一个样，使金相检验结果直接服务于退火炉，有利于退火参数的控制与调整。
3效果
采取措施后，由夹层原因造成的水压试验打爆管基本杜绝。
（1）将DN800~DN1000球墨铸铁管铁液中钢加入量控制在7%~10%，碳当量控制在4.2%~4.3%范围，可提高铁液的流动性，使球墨铸铁管组织致密，改善球墨铸铁管的力学性能。
（2）大于DN400mm以上规格的铸管退火炉控制，加热2段，保温1段，保温2段温度应在960&以上，进管间距随管径变大逐渐变大，使管子的整个断面珠光体与渗碳体转变彻底。
（3）水压合格率由原来的96%提高到了98%，内在质量更加稳定，伸长率也稳定在12%~16%；与以前由于夹层原因的水压爆管占废管总量的3%相比，仅此一项，年可为公司减少经济损失近30万元。
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