無縫鋼管部分缺陷分析
發(fā)布者： 源晟鍵 時(shí)間：10/10/2019 8:50:42 AM
1 缺陷(欠)分析
對(duì)無縫鋼管生產(chǎn)中產(chǎn)生的主要缺陷類型的研究，由于受生產(chǎn)環(huán)境、試驗(yàn)條件、技術(shù)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(jié)論，只提出了一些看法，也希望同行們能夠參與討論。
1．1 內(nèi)折
內(nèi)折是指在鋼管的內(nèi)表面呈片狀、直線狀或螺旋狀的折疊。關(guān)于采用連鑄坯軋制產(chǎn)生的內(nèi)折問題，近年有關(guān)專家學(xué)者通過試驗(yàn)分析提出：內(nèi)折的產(chǎn)生與中心疏松、芯部縮孔以及柱狀晶在鑄坯內(nèi)呈現(xiàn)的程度有關(guān)[ 。因?yàn)閲?yán)重的管坯中心疏松在穿孔的咬入階段會(huì)造成芯部開裂并在后續(xù)的穿孔、輾壓過程中形成內(nèi)折：縮孔由于在加熱時(shí)內(nèi)表面被氧化，穿孔過程中又不能被焊合而形成內(nèi)折，縱向剖開鑄坯發(fā)現(xiàn)縮孑L在鑄坯內(nèi)是不連續(xù)的，所以只產(chǎn)生管端內(nèi)折 而管坯內(nèi)部的縮孑L由于穿孑L過程中形成的“隔墻”作用不會(huì)被氧化而產(chǎn)生內(nèi)折：對(duì)柱狀晶來講，有試驗(yàn)表明柱狀晶的粗化度越大其塑性越差，內(nèi)折率越高。還有一些研究分析表明，連鑄坯的內(nèi)折除與中心疏松、縮孑L和柱狀晶有關(guān)外，還與中心疏松區(qū)偏心有關(guān)，中心疏松區(qū)偏心的連鑄坯其內(nèi)折率遠(yuǎn)高于無偏心或偏心小的連鑄坯。另外，統(tǒng)計(jì)分析還發(fā)現(xiàn)內(nèi)折率與碳當(dāng)量大小有關(guān)，鋼種的碳當(dāng)量越大．生產(chǎn)出的鋼管內(nèi)折率越高，見表1。
表1鋼管的碳當(dāng)量與內(nèi)折率的關(guān)系 ％
鋼種編號(hào) 1 2 3 4
碳當(dāng)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(nèi)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(nèi)折是與鑄坯內(nèi)在質(zhì)量以及材料本身有關(guān) 而定心內(nèi)折、頂頭前壓下量過大、橢圓度過大產(chǎn)生的內(nèi)折以及加熱等原因產(chǎn)生的內(nèi)折這里不加論述。從統(tǒng)計(jì)分析看連鑄坯的內(nèi)折率大大高于軋坯．用 270 mm連鑄坯改軋成 110 mm圓坯再進(jìn)行軋制試驗(yàn)，其內(nèi)折率大大降低。相當(dāng)部分直線型內(nèi)折是由磨損的芯棒造成的。
這是由于芯棒表面嚴(yán)重磨損形成凹槽 這種芯棒在軋制時(shí)使鋼管內(nèi)表面形成縱向凸棱，再繼續(xù)軋制時(shí)凸棱被輾壓而形成線性折疊。線性內(nèi)折(又稱翹皮)一般折疊部分較窄，易于修磨掉。螺旋狀內(nèi)折可分為2類：一類與使用嚴(yán)重磨損的頂頭有關(guān)，這種內(nèi)折螺距較短：還有一類與穿孔前的工序有關(guān)，目前還不能完全斷定是與鑄坯內(nèi)在質(zhì)量有關(guān)，還是加熱不當(dāng)造成的，這類螺旋狀內(nèi)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(chǎn)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(yán)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(shí)很難發(fā)現(xiàn)，只有在低倍檢驗(yàn)時(shí)才能被顯示出來。這類缺陷在加熱時(shí)將會(huì)延伸、擴(kuò)展，軋制后形成較長(zhǎng)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(kuò)展，嚴(yán)重的在加熱后管坯就已裂開，軋制后形成更嚴(yán)重的外折．有時(shí)甚至整管裂開。第l類和第3類缺陷在管坯檢查時(shí)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(yàn)可以發(fā)現(xiàn)，但由于低倍檢驗(yàn)屬抽檢而且比例很低，有時(shí)也難以查到莊鋼等：連軋無縫鋼管產(chǎn)品缺陷(欠)分析軋制工具也是產(chǎn)生外折的原因之一。當(dāng)使用嚴(yán)重磨損或掉肉的導(dǎo)板時(shí)，就會(huì)在毛管表面產(chǎn)生嚴(yán)重的劃傷．進(jìn)人下道工序軋制后就會(huì)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(zhǎng)度方向上壁厚最薄點(diǎn)、最厚點(diǎn)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(jī)組的壁厚不均主要產(chǎn)生在穿孑L機(jī)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(dǎo)管、軋輥、導(dǎo)盤(導(dǎo)板)、定心輥、頂桿與軋制中心線對(duì)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(xì)，軋件旋轉(zhuǎn)甩動(dòng)較大使軋制不穩(wěn)定)：過大的擴(kuò)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(huì)對(duì)壁厚產(chǎn)生不良影響。除穿孑L機(jī)外，連軋管機(jī)的輥縫調(diào)整不當(dāng)也會(huì)造成壁厚不均。穿孑L機(jī)產(chǎn)生的壁厚不均呈螺旋狀．連軋管機(jī)產(chǎn)生的壁厚不均呈直線狀。近些年新建的機(jī)組都在穿孑L機(jī)上采用了機(jī)內(nèi)定心．這對(duì)毛管的前端壁厚乃至整管壁厚的改進(jìn)起到明顯的效果。
1．4 結(jié)疤
結(jié)疤是指在鋼管內(nèi)外表面上呈現(xiàn)斑疤狀的缺陷。產(chǎn)生的主要原因：①穿孑L導(dǎo)盤、軋輥粘結(jié)異物(俗稱粘鋼，尤其在生產(chǎn)低碳鋼、不銹鋼時(shí))繼續(xù)軋制時(shí)，那些被粘結(jié)的異物就會(huì)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(shí)被帶進(jìn)毛管內(nèi)．軋制后形成內(nèi)結(jié)疤。
1．5 內(nèi)麻坑
內(nèi)麻坑是指在鋼管內(nèi)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(guān)。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(jié)塊變質(zhì)，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(yīng)而結(jié)成硬塊，這些硬塊在軋制時(shí)被壓人鋼管內(nèi)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(yīng)不完全而結(jié)成硬塊。內(nèi)麻坑缺陷產(chǎn)生在母管的后半段，多發(fā)生在秋末冬初，有時(shí)也發(fā)生在陰雨天，呈批量出現(xiàn)，麻坑內(nèi)大部分有顏色呈灰褐色或灰黑色的異物，深度有時(shí)達(dá)45mm并有被輾壓的痕跡。
1．6 內(nèi)直道(內(nèi)棱子)
內(nèi)直道是指在鋼管內(nèi)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(nèi)表面產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)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(nèi)壁接觸時(shí)就在鋼管內(nèi)表面形成了與芯棒凹槽相對(duì)應(yīng)的凸棱即內(nèi)直道。另一種情況是，芯棒表面因潤(rùn)滑不好，粘結(jié)了除氧化劑與氧化鐵皮反應(yīng)后的熔融液渣，這種芯棒在軋制時(shí)就會(huì)在鋼管的內(nèi)表面產(chǎn)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(zhǎng)呈凹陷皺折狀的缺陷[2]。當(dāng)連軋過程中機(jī)架之間金屬秒流量不等時(shí)。某兩機(jī)架之間產(chǎn)生嚴(yán)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(jī)架或脫管機(jī)時(shí)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(shí)，主要產(chǎn)生在連軋后段。當(dāng)在軋制過程中突然出現(xiàn)一個(gè)不穩(wěn)定因素如安全臼斷時(shí)。軋折更容易產(chǎn)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(shí)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(shí)因毛管的壁厚比耳子的厚度小，當(dāng)耳子被帶人軋機(jī)時(shí)極易將軋輥硌傷。另外。軋制薄壁管時(shí)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(yùn)行時(shí)撞擊輥面形成的。上述缺陷有很強(qiáng)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(chǎn)生的位置。通常由連軋輥造成的輥痕多在后兩架，形狀呈結(jié)疤狀，傳送輥產(chǎn)生的輥痕主要在脫管機(jī)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(chǎn)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(xì)的紋狀的缺陷。在連軋管機(jī)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(yùn)動(dòng)速度．軋輥與軋件之間形成了較大的滑動(dòng)。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(jié)了瘤狀金屬物，隨著軋制支數(shù)進(jìn)一步增加，這種瘤狀物逐漸呈錐狀。這種粘結(jié)有瘤狀物的軋輥軋制毛管時(shí)就會(huì)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(jī)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(xì)長(zhǎng)的發(fā)紋。這種缺陷有時(shí)用肉眼很難發(fā)現(xiàn)，用磁粉檢查時(shí)會(huì)清晰暴露出來．缺陷的深度一般在0.1—0.3mm。軋輥表面嚴(yán)重粘結(jié)瘤狀物多發(fā)生在連軋管機(jī)的前3架，穿孔機(jī)來料過大、軋輥冷卻水不足、輥面硬度不夠都會(huì)加速輥面結(jié)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(gè)顏色，冷態(tài)劃傷的劃痕呈白亮色。冷態(tài)劃傷主要是機(jī)械劃傷如輥道、接料臂、傳送鏈，矯直輥及出入El導(dǎo)槽(管)等，另外吊運(yùn)過程也會(huì)產(chǎn)生一些劃傷。熱區(qū)劃(擦)傷與工具如軋輥、導(dǎo)槽(管)、設(shè)備如定心輥、輥道等有關(guān)。這里主要描述的是由熱區(qū)再加熱爐爐內(nèi)輥道引起的劃傷．因這類缺陷在生產(chǎn)中大量產(chǎn)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(yán)重地影響了鋼管的外觀質(zhì)量，使用戶難以接受。這種劃傷的產(chǎn)生有2個(gè)原因：一是由于爐內(nèi)個(gè)別輥?zhàn)涌ㄗ〔荒苄D(zhuǎn)，在高溫下輥面粘結(jié)了氧化物，當(dāng)荒管經(jīng)過這一輥道時(shí)粘結(jié)的氧化物就會(huì)將荒管的外表面劃傷。這種劃傷的劃線較長(zhǎng)。二是輥速與軋件存在速度差，當(dāng)荒管從再加熱爐出爐并進(jìn)入定(減)徑機(jī)時(shí)，其運(yùn)行速度受到定(減)徑機(jī)軋制速度的限制而立即減小，但爐內(nèi)輥道還以原運(yùn)行速度轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)輥道表面的線速度大于荒管運(yùn)行的線速度，以致輥道表面粘接的氧化物就會(huì)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(chǎn)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(duì)應(yīng)，沿軸線方向1—3條線呈現(xiàn)通體的線形軋痕。產(chǎn)生的主要原因：①脫管機(jī)、定(減)徑機(jī)孑L型錯(cuò)位；②定(減)徑機(jī)軋輥孑L型設(shè)計(jì)不合理，長(zhǎng)軸半徑尺寸偏小(橢圓度過小)，造成孑L型過充滿；③軋輥輥邊倒角過小：④軋輥裝配輥縫間隙過大等。
1．12 離層(分層)
離層是指在鋼管的內(nèi)外表面出現(xiàn)的片狀或螺旋狀的分層缺陷。產(chǎn)生的主要原因：管坯內(nèi)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(nèi)表面沿縱向排列成串的凹坑，實(shí)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(shè)計(jì)中(考慮輥縫、開VI角)不可避免的不均勻變形產(chǎn)生的附加拉應(yīng)力和因輥速差產(chǎn)生的拉應(yīng)力以及因芯棒與毛管內(nèi)壁之間的摩擦產(chǎn)生的拉應(yīng)力這3個(gè)力的疊加．再加上調(diào)整不當(dāng)使機(jī)架之間形成拉鋼而產(chǎn)生的拉應(yīng)力，當(dāng)疊加的拉應(yīng)力>被軋金屬的抗拉強(qiáng)度時(shí)，金屬就會(huì)被拉裂而形成孔洞，當(dāng)金屬的屈服強(qiáng)度<疊加的拉應(yīng)力<抗拉強(qiáng)度時(shí)，金屬就產(chǎn)生塑性變形而形成拉凹(在產(chǎn)生塑性變形的同時(shí)應(yīng)力釋放)。
在實(shí)際生產(chǎn)中管坯的加熱不均勻會(huì)增加不均勻變形的程度．穿孔來料過薄會(huì)造成連軋金屬秒流量不等而產(chǎn)生拉鋼，上述原因都會(huì)增加裂孔、拉凹缺陷產(chǎn)生的可能。芯棒表面狀態(tài)不好、潤(rùn)滑不好以及限動(dòng)速度過低造成芯棒與毛管內(nèi)壁之間的摩擦力過大是產(chǎn)生內(nèi)表面拉凹的更直接原因。另外徑壁比D／S越大．裂孔、拉凹產(chǎn)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(diǎn))
外麻面是指在鋼管外表面出現(xiàn)的較大面積的麻點(diǎn)缺陷。產(chǎn)生的主要原因是由于鋼管在再加熱爐內(nèi)停留時(shí)間過長(zhǎng)或再加熱爐溫度過高，致使鋼管表面的氧化鐵皮過厚，當(dāng)這樣的鋼管經(jīng)過定(減)徑機(jī)莊鋼等：連軋無縫鋼管產(chǎn)品缺陷(欠)分析軋制時(shí)，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(shí)氧化鐵皮脫落形成麻面。另外，鋼管在燒嘴附近停留時(shí)間過長(zhǎng)也會(huì)造成表面局部燒損或點(diǎn)蝕而形成麻點(diǎn)或麻坑(麻坑——指麻點(diǎn)較深的缺陷，不可修磨)。
1．1 5 內(nèi)六方
內(nèi)六方是指鋼管內(nèi)圓呈六方狀。產(chǎn)生于三輥定(減)徑機(jī)軋制過程中，多出現(xiàn)在減徑量較大的中、厚壁鋼管上。產(chǎn)生的主要原因是鋼管在減徑過程中金屬除了沿縱向流動(dòng)外，還有一部分金屬向橫向流動(dòng)．即向著阻力最小點(diǎn)——輥縫處內(nèi)壁流動(dòng)。三輥定(減)徑機(jī)有3處輥縫，對(duì)應(yīng)下一個(gè)機(jī)架的3處
輥縫正好與前一個(gè)機(jī)架孑L型頂部相交，所以在整個(gè)機(jī)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(jī)時(shí)呈現(xiàn)出2種趨向：一種趨向是前一個(gè)機(jī)架孑L型頂部的金屬向輥縫處內(nèi)壁流動(dòng)，而后一個(gè)機(jī)架孑L型頂部的金屬也向輥縫處內(nèi)壁流動(dòng)，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(dòng)速度，金屬受縱向拉應(yīng)力作用而增厚很小。這2種趨向的結(jié)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(nèi)圓呈現(xiàn)出有規(guī)律性的六方狀。
2 結(jié) 語
論述連軋管機(jī)組生產(chǎn)無縫鋼管過程中容易產(chǎn)生的缺陷(欠)，是為了探求在實(shí)際生產(chǎn)中如何嚴(yán)格控制產(chǎn)品質(zhì)量，方便生產(chǎn)操作人員、技術(shù)監(jiān)督人員以及生產(chǎn)技術(shù)人員在工作中準(zhǔn)確判斷產(chǎn)品質(zhì)量，找出缺陷的產(chǎn)生原因，從而達(dá)到在本工序消除缺陷，把高質(zhì)量的產(chǎn)品提供給下道工序(用戶)，最終達(dá)到提高鋼管產(chǎn)品質(zhì)量的目的。
3 參考文獻(xiàn)
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