ООО «Тиксомет», Санкт-Петербург, Россия:

А. А. Казаков, зав. лабораторией металлургической экспертизы, докт. техн. наук, профессор, эл. почта: kazakov@thixomet.ru
Д. В. Киселев, технический директор

АО «Выксунский металлургический завод», Выкса, Россия:
В. А. Мурысев, главный специалист Инженерно-технологического центра

На примере оценки качества сварных соединений труб, изготовленных из стали 09Г2С, разработана методика обработки результатов заводских экспертизных заключений для интерпретации природы неметаллических включений, выявляемых в несплошности металла сварного соединения. Для оценки возможного эндогенного происхождения этих включений выполнены термодинамические расчеты, результаты которых обобщены в виде радарных диаграмм пяти кластеров, объединяющих близкие по составу продукты раскисления. По этой же методике более 136 составов реальных включений, обнаруженных на десятках образцов сварных соединений, объединены в 7 кластеров. После сравнительного анализа этих двух типов радарных диаграмм установлена природа всех кластеров реальных включений, три из которых — это преимущественно эндогенные включения, а остальные — преимущественно экзогенные. Ни один из кластеров не содержит только эндогенные включения. Несколько включений одного из кластеров содержат чистые экзогенные включения MgO. Источником включений в несплошностях сварных соединений являются конгломераты, состоящие из экзоэндогенных или эндоэкзогенных включений, сорвавшиеся со стенок огнеупоров, контактирующих с расплавом при разливке стали. Методика реализована в виде модуля Thixomet PRO и позволяет в условиях заводской практики автоматизировать процесс генерации экспертизных заключений, а также накапливать всю информацию в базе данных для последующей ее обработки и анализа.

1. Kazakov A., Kovalev P., Ryaboshuk S. Metallurgical examination as the base for determination of origin of defects in metal products // CIS Iron and Steel Review. 2007. No. 1-2. P. 7–13.
2. Казаков А. А., Ковалев П. В., Чигинцев Л. С. и др. Природа дефектов горячекатаного листа из трубных марок стали. Часть 1. Дефекты, имеющие сталеплавильную природу // Черные металлы. 2007. № 11. С. 8–15.
3. Казаков А. А., Ковалев П. В., Андреева С. В. и др. Природа дефектов горячекатаного листа из трубных марок стали. Часть 2. Дефекты, образовавшиеся на этапе прокатного производства // Черные металлы. 2008. № 12. C. 10–14.
4. Kazakov A. Nonmetallic inclusions in steel – origin, estimation, interpretation and control // Microscopy and Microanalysis. 2016. Vol. 22. P. 1938–1939. DOI: 10.1017/S1431927616010539.
5. Jung I., Decterov S., Pelton A. Computer applications of thermodynamic databases to inclusion engineering // ISIJ International. 2004. Vol. 44, Iss. 3. P. 527–536. DOI: 10.2355/isijinternational.44.527.
6. Adaba O., Kaushik P., O’Malley R., Lekakh S. et al. Characteristics of spinel inclusions formed after reoxidation of calcium-treated aluminum-killed steel // Proceedings of the Iron and Steel Technology Conference. 2016. Vol. 3. P. 2559–2572.
7. Andersson J.-O., Helander T., Höglund L., Shi P., Sundman B. Thermo-Calc and DICTRA, computational tools for materials science // Calphad. 2002. Vol. 26, Iss. 2. P. 273–312. DOI: 10.1016/S0364-5916(02)00037-8.
8. Bale C. W., Bélisle E., Chartrand P., Decterov S. A., Eriksson G. et al. FactSage thermochemical software and databases // Calphad. 2016. Vol. 54. P. 35–53.
9. Jung I. Overview of the applications of thermodynamic databases to steelmaking processes // Calphad. 2010. Vol. 34, Iss. 3. P. 332–362. DOI: 10.1016/j.calphad.2010.06.003.
10. Li Y., Yang W., Zhang L. Formation mechanism of MgO containing inclusions in the molten steel refined in MgO refractory crucibles // Metals. 2020. Vol. 10. 444 p. DOI: 10.3390/met10040444.
11. Chunyang Liu, Xu Gao, Sun-joong Kim, Shigeru Ueda, Shin-ya Kitamura. Dissolution behavior of Mg from MgO–C refractory in Al-killed molten steel // ISIJ International. 2018. Vol. 58, Iss. 3. P. 488–495. DOI: 10.2355/isijinternational.ISIJINT-2017-593.
12. Kazakov A., Zhitenev A., Ryaboshuk S. Interpretation and classification of non-metallic inclusions // Materials Performance and Characterization. 2016. Vol. 5, Iss. 5. P. 535–543. DOI: 10.1520/MPC20160040.
13. Jain A. K., Murty M. N., Flynn P. J. Data clustering: A // ACM Computing Surveys. 1999. Vol. 31, No. 3. P. 1–69. DOI: 10.1145/331499.331504.
14. ГОСТ 21014–88. Прокат черных металлов. Термины и определения дефектов поверхности. — Введ. 01.01.1990. — М. : Изд-во стандартов, 1988.