無縫鋼管部分缺陷分析
發(fā)布者： 源晟鍵 時間：10/10/2019 8:50:42 AM
1 缺陷(欠)分析
對無縫鋼管生產中產生的主要缺陷類型的研究，由于受生產環(huán)境、試驗條件、技術裝備以及研究工作斷續(xù)等因素的限制，有些問題沒有給出結論，只提出了一些看法，也希望同行們能夠參與討論。
1．1 內折
內折是指在鋼管的內表面呈片狀、直線狀或螺旋狀的折疊。關于采用連鑄坯軋制產生的內折問題，近年有關專家學者通過試驗分析提出：內折的產生與中心疏松、芯部縮孔以及柱狀晶在鑄坯內呈現(xiàn)的程度有關[ 。因為嚴重的管坯中心疏松在穿孔的咬入階段會造成芯部開裂并在后續(xù)的穿孔、輾壓過程中形成內折：縮孔由于在加熱時內表面被氧化，穿孔過程中又不能被焊合而形成內折，縱向剖開鑄坯發(fā)現(xiàn)縮孑L在鑄坯內是不連續(xù)的，所以只產生管端內折 而管坯內部的縮孑L由于穿孑L過程中形成的“隔墻”作用不會被氧化而產生內折：對柱狀晶來講，有試驗表明柱狀晶的粗化度越大其塑性越差，內折率越高。還有一些研究分析表明，連鑄坯的內折除與中心疏松、縮孑L和柱狀晶有關外，還與中心疏松區(qū)偏心有關，中心疏松區(qū)偏心的連鑄坯其內折率遠高于無偏心或偏心小的連鑄坯。另外，統(tǒng)計分析還發(fā)現(xiàn)內折率與碳當量大小有關，鋼種的碳當量越大．生產出的鋼管內折率越高，見表1。
表1鋼管的碳當量與內折率的關系 ％
鋼種編號 1 2 3 4
碳當量 o．541 o．525 o．535 o．559 o．561 o．621 o．647 o．665 o．657 o．658 o．679 o．718 o．765
內折率 4．38 3．59 3．30 3．89 4．77 4．37 4．25 4．53 4．23 6．01 6．70 6．54 6．77
上述所討論的內折是與鑄坯內在質量以及材料本身有關 而定心內折、頂頭前壓下量過大、橢圓度過大產生的內折以及加熱等原因產生的內折這里不加論述。從統(tǒng)計分析看連鑄坯的內折率大大高于軋坯．用 270 mm連鑄坯改軋成 110 mm圓坯再進行軋制試驗，其內折率大大降低。相當部分直線型內折是由磨損的芯棒造成的。
這是由于芯棒表面嚴重磨損形成凹槽 這種芯棒在軋制時使鋼管內表面形成縱向凸棱，再繼續(xù)軋制時凸棱被輾壓而形成線性折疊。線性內折(又稱翹皮)一般折疊部分較窄，易于修磨掉。螺旋狀內折可分為2類：一類與使用嚴重磨損的頂頭有關，這種內折螺距較短：還有一類與穿孔前的工序有關，目前還不能完全斷定是與鑄坯內在質量有關，還是加熱不當造成的，這類螺旋狀內折螺距較大．折疊部分較窄
1．2 外折
外折是指在鋼管外表面與鋼管的軸線成一定角度的折疊。外折的產生主要是由管坯的缺陷引起的，可分為3類：第1類是管坯表面的嚴重渣孑L和帶有陡棱的凹坑，這類缺陷經(jīng)軋制后在鋼管外表面形成片狀外折。第2類是管坯皮下裂紋(氣泡)，這類缺陷在管坯表面檢查時很難發(fā)現(xiàn)，只有在低倍檢驗時才能被顯示出來。這類缺陷在加熱時將會延伸、擴展，軋制后形成較長的外折并與鋼管軸向成一定角度。第3類是管坯縱向裂紋，這類缺陷在加熱后也將延伸、擴展，嚴重的在加熱后管坯就已裂開，軋制后形成更嚴重的外折．有時甚至整管裂開。第l類和第3類缺陷在管坯檢查時能夠發(fā)現(xiàn)，絕大部分可以被查出剔除．但有少部分很難發(fā)現(xiàn)而流人下工序。第2類缺陷盡管采用低倍檢驗可以發(fā)現(xiàn)，但由于低倍檢驗屬抽檢而且比例很低，有時也難以查到莊鋼等：連軋無縫鋼管產品缺陷(欠)分析軋制工具也是產生外折的原因之一。當使用嚴重磨損或掉肉的導板時，就會在毛管表面產生嚴重的劃傷．進人下道工序軋制后就會被輾壓成螺旋形外折。這種螺旋形外折螺距較小，折疊程度較輕。(前期軋制114*9的27SiMn)目前隨著企業(yè)管理水平提高，規(guī)范操作，這種外折缺陷極少發(fā)生。
1．3 壁厚不均
壁厚不均是指鋼管在同一截面上或沿長度方向上壁厚最薄點、最厚點與名義壁厚偏差較大(GB5310、GB 3087界定為偏差值超過壁厚公差的
80％)。連軋管機組的壁厚不均主要產生在穿孑L機上．其核心問題就是軋件在穿孑L過程中與軋制中心線的相吻合程度，包括人口導管、軋輥、導盤(導板)、定心輥、頂桿與軋制中心線對中；軋件在軋制過程中的穩(wěn)定性(如厚壁管軋制——因頂桿較細，軋件旋轉甩動較大使軋制不穩(wěn)定)：過大的擴徑量，另外管坯加熱不均(如管坯與爐底接觸帶即陰暗面)、定心偏斜等都會對壁厚產生不良影響。除穿孑L機外，連軋管機的輥縫調整不當也會造成壁厚不均。穿孑L機產生的壁厚不均呈螺旋狀．連軋管機產生的壁厚不均呈直線狀。近些年新建的機組都在穿孑L機上采用了機內定心．這對毛管的前端壁厚乃至整管壁厚的改進起到明顯的效果。
1．4 結疤
結疤是指在鋼管內外表面上呈現(xiàn)斑疤狀的缺陷。產生的主要原因：①穿孑L導盤、軋輥粘結異物(俗稱粘鋼，尤其在生產低碳鋼、不銹鋼時)繼續(xù)軋制時，那些被粘結的異物就會在鋼管的外表面留下斑疤：②穿孑L毛管尾端的耳子在芯棒插人時被帶進毛管內．軋制后形成內結疤。
1．5 內麻坑
內麻坑是指在鋼管內表面上呈現(xiàn)出帶狀或片狀分布的麻坑。這種缺陷主要是與除氧化劑有關。是除氧化劑組成成分或顆粒度不符合要求．二是除氧化劑受潮結塊變質，上述不合格的除氧化劑被噴入荒管后不能完全與氧化鐵皮反應而結成硬塊，這些硬塊在軋制時被壓人鋼管內表面而形成麻坑 三是除氧化劑噴吹量不足，造成除氧化劑與氧化鐵皮反應不完全而結成硬塊。內麻坑缺陷產生在母管的后半段，多發(fā)生在秋末冬初，有時也發(fā)生在陰雨天，呈批量出現(xiàn)，麻坑內大部分有顏色呈灰褐色或灰黑色的異物，深度有時達45mm并有被輾壓的痕跡。
1．6 內直道(內棱子)
內直道是指在鋼管內表面呈現(xiàn)有一定寬度和高度的沿縱向的凸棱或劃道的缺陷。一般有2種情況，一種是在連軋軋制過程中，芯棒與毛管內表面產生相對滑動摩擦，而且在軋制過程中經(jīng)常出現(xiàn)鐵耳子將芯棒刮傷，以及芯棒表面龜裂而掉肉的現(xiàn)象隨著芯棒使用次數(shù)增加，磨損逐漸增加并在刮傷或掉肉的局部形成了沿軸線方向的凹槽，這種帶有凹槽的芯棒在軋制過程中與鋼管內壁接觸時就在鋼管內表面形成了與芯棒凹槽相對應的凸棱即內直道。另一種情況是，芯棒表面因潤滑不好，粘結了除氧化劑與氧化鐵皮反應后的熔融液渣，這種芯棒在軋制時就會在鋼管的內表面產生一定深度的劃道。
1．7 軋折
軋折是指在鋼管表面沿縱向局部或通長呈凹陷皺折狀的缺陷[2]。當連軋過程中機架之間金屬秒流量不等時。某兩機架之間產生嚴重堆鋼軋制，造成孔型過充滿致使金屬被擠入輥縫處，在經(jīng)過下一機架或脫管機時發(fā)生疊軋形成軋折。此種缺陷多發(fā)生在薄壁管或新輥開軋時，主要產生在連軋后段。當在軋制過程中突然出現(xiàn)一個不穩(wěn)定因素如安全臼斷時。軋折更容易產生。
1．8 輥痕(輥印)
輥痕是指在鋼管外表面規(guī)律性出現(xiàn)的疤痕或壓印缺陷，即軋輥(連軋輥、脫管輥、定減徑輥)、傳送輥表面被金屬硬物碰傷后，在軋制或傳送鋼管時在其外表面留下的壓痕。連軋輥表面的碰傷主要是來自毛管尾端的耳子和芯棒端部的撞傷，尤其在軋制氣瓶管時因毛管的壁厚比耳子的厚度小，當耳子被帶人軋機時極易將軋輥硌傷。另外。軋制薄壁管時毛管尾端的飛翅也容易將軋輥硌傷。傳送輥表面的碰傷主要是鋼管管端向下彎曲，在輥道上運行時撞擊輥面形成的。上述缺陷有很強的規(guī)律性．可以根據(jù)其間隔的距離和呈現(xiàn)的形狀確定產生的位置。通常由連軋輥造成的輥痕多在后兩架，形狀呈結疤狀，傳送輥產生的輥痕主要在脫管機出口后輥道上，形狀呈指甲痕，深度較淺，但排列很密。脫管輥、定減徑輥也有輥痕產生，但比例很少且深度較淺。
1．9 發(fā)紋
發(fā)紋是指在鋼管外表面呈現(xiàn)很細的紋狀的缺陷。在連軋管機組軋制過程中，由于輥速差的原因(輥底線速度最小，輥肩線速度最大)，在靠近輥肩處，軋輥的線速度大于毛管的運動速度．軋輥與軋件之間形成了較大的滑動。隨著軋制支數(shù)的增多，在靠近輥肩處的軋輥表面逐漸粘結了瘤狀金屬物，隨著軋制支數(shù)進一步增加，這種瘤狀物逐漸呈錐狀。這種粘結有瘤狀物的軋輥軋制毛管時就會在毛管的表面留下壓、劃的痕跡，在經(jīng)過后幾架次的軋制和后工序脫管和定(減)徑機的軋制后，鋼管被減壁、減徑延伸，那些后來留在毛管表面的壓、劃痕缺陷就變成了細長的發(fā)紋。這種缺陷有時用肉眼很難發(fā)現(xiàn)，用磁粉檢查時會清晰暴露出來．缺陷的深度一般在0.1—0.3mm。軋輥表面嚴重粘結瘤狀物多發(fā)生在連軋管機的前3架，穿孔機來料過大、軋輥冷卻水不足、輥面硬度不夠都會加速輥面結瘤。
1．10 劃(擦)傷
劃(擦)傷可分為熱態(tài)和冷態(tài)劃傷。熱態(tài)劃傷的劃痕與管體呈同一個顏色，冷態(tài)劃傷的劃痕呈白亮色。冷態(tài)劃傷主要是機械劃傷如輥道、接料臂、傳送鏈，矯直輥及出入El導槽(管)等，另外吊運過程也會產生一些劃傷。熱區(qū)劃(擦)傷與工具如軋輥、導槽(管)、設備如定心輥、輥道等有關。這里主要描述的是由熱區(qū)再加熱爐爐內輥道引起的劃傷．因這類缺陷在生產中大量產生，盡管其深度較淺僅0.3mm左右。但由于批量出現(xiàn)且在每支管子上通體呈帶狀，嚴重地影響了鋼管的外觀質量，使用戶難以接受。這種劃傷的產生有2個原因：一是由于爐內個別輥子卡住不能旋轉，在高溫下輥面粘結了氧化物，當荒管經(jīng)過這一輥道時粘結的氧化物就會將荒管的外表面劃傷。這種劃傷的劃線較長。二是輥速與軋件存在速度差，當荒管從再加熱爐出爐并進入定(減)徑機時，其運行速度受到定(減)徑機軋制速度的限制而立即減小，但爐內輥道還以原運行速度轉動，此時輥道表面的線速度大于荒管運行的線速度，以致輥道表面粘接的氧化物就會劃傷荒管外表維普資訊 http://www.cqvip.com跚與硯究 29面。一般這種劃傷產生的劃線較淺較短，呈斷續(xù)狀，多出現(xiàn)在荒管的后半部分。
1．11青線
青線是指在鋼管外表面，與軋輥輾縫相對應，沿軸線方向1—3條線呈現(xiàn)通體的線形軋痕。產生的主要原因：①脫管機、定(減)徑機孑L型錯位；②定(減)徑機軋輥孑L型設計不合理，長軸半徑尺寸偏小(橢圓度過小)，造成孑L型過充滿；③軋輥輥邊倒角過?。孩苘堓佈b配輥縫間隙過大等。
1．12 離層(分層)
離層是指在鋼管的內外表面出現(xiàn)的片狀或螺旋狀的分層缺陷。產生的主要原因：管坯內含有大型的非金屬夾雜物；連鑄的鑄余沒有切凈。這些含有缺陷的管坯經(jīng)軋制后形成上述缺陷。
1．13 裂孔(孔洞)、拉凹
裂孔是指在鋼管上呈現(xiàn)出有規(guī)律性孑L洞；拉凹是指在鋼管內表面沿縱向排列成串的凹坑，實際上是裂孔缺陷的一種初期形式。這2種缺陷在形態(tài)上都呈現(xiàn)出明顯受拉的痕跡。形成的主要原因是由于在孔型設計中(考慮輥縫、開VI角)不可避免的不均勻變形產生的附加拉應力和因輥速差產生的拉應力以及因芯棒與毛管內壁之間的摩擦產生的拉應力這3個力的疊加．再加上調整不當使機架之間形成拉鋼而產生的拉應力，當疊加的拉應力>被軋金屬的抗拉強度時，金屬就會被拉裂而形成孔洞，當金屬的屈服強度<疊加的拉應力<抗拉強度時，金屬就產生塑性變形而形成拉凹(在產生塑性變形的同時應力釋放)。
在實際生產中管坯的加熱不均勻會增加不均勻變形的程度．穿孔來料過薄會造成連軋金屬秒流量不等而產生拉鋼，上述原因都會增加裂孔、拉凹缺陷產生的可能。芯棒表面狀態(tài)不好、潤滑不好以及限動速度過低造成芯棒與毛管內壁之間的摩擦力過大是產生內表面拉凹的更直接原因。另外徑壁比D／S越大．裂孔、拉凹產生的概率越高；軋件的合金含量越高，塑性越低(在相同的D／S情況下)，裂孔、拉凹的發(fā)生率越高。
1．14 外麻面(麻點)
外麻面是指在鋼管外表面出現(xiàn)的較大面積的麻點缺陷。產生的主要原因是由于鋼管在再加熱爐內停留時間過長或再加熱爐溫度過高，致使鋼管表面的氧化鐵皮過厚，當這樣的鋼管經(jīng)過定(減)徑機莊鋼等：連軋無縫鋼管產品缺陷(欠)分析軋制時，其沒有被除掉的氧化鐵皮(有些合金鋼管氧化鐵皮很難被除凈)被壓人金屬表面，在后續(xù)工序加工時氧化鐵皮脫落形成麻面。另外，鋼管在燒嘴附近停留時間過長也會造成表面局部燒損或點蝕而形成麻點或麻坑(麻坑——指麻點較深的缺陷，不可修磨)。
1．1 5 內六方
內六方是指鋼管內圓呈六方狀。產生于三輥定(減)徑機軋制過程中，多出現(xiàn)在減徑量較大的中、厚壁鋼管上。產生的主要原因是鋼管在減徑過程中金屬除了沿縱向流動外，還有一部分金屬向橫向流動．即向著阻力最小點——輥縫處內壁流動。三輥定(減)徑機有3處輥縫，對應下一個機架的3處
輥縫正好與前一個機架孑L型頂部相交，所以在整個機架排列中在橫斷面上就形成6處輥縫，這使得鋼管通過定(減)徑機時呈現(xiàn)出2種趨向：一種趨向是前一個機架孑L型頂部的金屬向輥縫處內壁流動，而后一個機架孑L型頂部的金屬也向輥縫處內壁流動，這樣來回交叉，使鋼管橫斷面上的壁厚形成了周期性變化：另一種趨向是由于輥速差的作用，在輥縫處的線速度最大．大于金屬的流動速度，金屬受縱向拉應力作用而增厚很小。這2種趨向的結果使孔型在3Oo角處鋼管壁厚增厚較多，在輥縫處壁厚增厚很少(甚至不增厚)，最終使鋼管內圓呈現(xiàn)出有規(guī)律性的六方狀。
2 結 語
論述連軋管機組生產無縫鋼管過程中容易產生的缺陷(欠)，是為了探求在實際生產中如何嚴格控制產品質量，方便生產操作人員、技術監(jiān)督人員以及生產技術人員在工作中準確判斷產品質量，找出缺陷的產生原因，從而達到在本工序消除缺陷，把高質量的產品提供給下道工序(用戶)，最終達到提高鋼管產品質量的目的。
3 參考文獻
1朱景清，傅晨光，劉宏宇，等．連鑄圓管坯的質量及其控制(上、下)[J]．鋼管， 2003，32(1)：14-20；2003，32(2)：l3一l6．
2 盧于逑．熱軋鋼管生產問答[M]．北京：冶金工業(yè)出版社，1991．
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