無(wú)縫鋼管常見(jiàn)缺陷產(chǎn)生原因分析及對(duì)在線無(wú)損檢測(cè)的影響

方華軍

摘 要：隨著我國(guó)工業(yè)突飛猛進(jìn)的發(fā)展，無(wú)縫鋼管的產(chǎn)量在全球所占的比重不斷增長(zhǎng)，對(duì)發(fā)展國(guó)民經(jīng)濟(jì)所起的作用日益突出。近幾年，我國(guó)鋼管行業(yè)陸續(xù)建成部分鋼管機(jī)組，無(wú)縫鋼管的質(zhì)量問(wèn)題日漸突出，且隨著軋管生產(chǎn)技術(shù)的不斷發(fā)展、進(jìn)步，質(zhì)量問(wèn)題的表現(xiàn)形式與種類(lèi)也出現(xiàn)了較大變化，因此，本文對(duì)無(wú)縫鋼管常見(jiàn)缺陷、產(chǎn)生原因進(jìn)行深入分析，以探求較為準(zhǔn)確的在線無(wú)損檢測(cè)方法。

關(guān)鍵詞：無(wú)縫鋼管；缺陷；產(chǎn)生原因；在線無(wú)損檢測(cè)

中圖分類(lèi)號(hào)：TP274.53 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2017）01-0111-02

近幾年，我國(guó)鋼管行業(yè)正處于一個(gè)迅速發(fā)展的階段，為加快鋼管行業(yè)的發(fā)展步伐，需對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量缺陷進(jìn)行一個(gè)全面、正確的認(rèn)識(shí)，且應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品質(zhì)量缺陷類(lèi)型提出準(zhǔn)確率較高的檢驗(yàn)方法。本文對(duì)無(wú)縫鋼管的常見(jiàn)缺陷、無(wú)縫鋼管常見(jiàn)缺陷的產(chǎn)生原因及在線無(wú)損檢測(cè)方法進(jìn)行分析，以促進(jìn)我國(guó)鋼管行業(yè)的發(fā)展。

1 無(wú)縫鋼管常見(jiàn)缺陷

1.1 外表面缺陷

（1）折疊缺陷無(wú)規(guī)律分布。宏觀特征：若連鑄坯表面的局部有保護(hù)渣殘存，則軋管的外表面會(huì)出現(xiàn)較深的折疊缺陷，且呈縱向分布，表面的部分位置還會(huì)出現(xiàn)“掉塊”現(xiàn)象，出現(xiàn)“掉塊”的部位會(huì)有深灰色的塊狀物露出。微觀特征：軋管的折疊深度約為0.5～1mm，分布的折疊方向?yàn)?0°～60°。（2）大折疊缺陷縱向分布。宏觀特征：連鑄坯的表面出現(xiàn)裂紋缺陷與大折疊缺陷，且呈縱向分布。微觀特征：無(wú)縫鋼管表面大多數(shù)的折疊深度約為1～10mm，折疊中含有氧化鐵，折疊的四周與中間未夾雜其它缺陷，折疊四周存在較為嚴(yán)重的氧化脫碳。（3）小裂紋缺陷。宏觀特征：對(duì)無(wú)縫鋼管進(jìn)行探傷時(shí)管體的外壁存在肉眼無(wú)法觀察到的表面缺陷，對(duì)其進(jìn)行修磨后肉眼可觀察到小裂紋缺陷呈縱向分布。微觀特征：無(wú)縫鋼管表面存在多處小折疊缺陷，最深深度約為0.15mm，無(wú)縫鋼管的表面覆有一層氧化鐵，在氧化鐵的下面有脫碳層，深度約為0.2mm。（4）直線型缺陷。宏觀特征：無(wú)縫鋼管的外表面存在直線型缺陷，具體特點(diǎn)為深度較淺、開(kāi)口較寬、可見(jiàn)底、寬度一定。微觀特征：無(wú)縫鋼管的橫截面外壁可見(jiàn)深度<1mm的劃痕，呈凹溝狀，對(duì)其進(jìn)行熱處理，管子的凹溝邊緣存在氧化脫碳。（5）結(jié)疤缺陷。宏觀特征：無(wú)縫鋼管的外表面部分位置出現(xiàn)淺凹坑缺陷，大小不一、面積不等。微觀特征：凹坑四周無(wú)氧化脫碳、聚集夾雜現(xiàn)象；在高溫狀態(tài)下凹坑四周組織受力擠壓，會(huì)有塑性流變特征產(chǎn)生。（6）淬火裂紋。宏觀特征：對(duì)無(wú)縫鋼管進(jìn)行調(diào)質(zhì)熱處理，其外表面出現(xiàn)縱向細(xì)裂紋，分布在寬度一定的條帶上。微觀特征：在無(wú)縫鋼管的管體橫截面的外壁上，可見(jiàn)細(xì)小裂紋，且長(zhǎng)短不一，與外表面垂直。

1.2 內(nèi)表面缺陷

（1）凸包缺陷。宏觀特征：無(wú)縫鋼管的內(nèi)壁有隨機(jī)分布的縱向小凸包缺陷出現(xiàn)，這些小凸包缺陷的高度約為0.2mm～1mm。微觀特征：無(wú)縫鋼管橫截面的內(nèi)壁凸包兩側(cè)的尾部、中間及四周存在鏈狀黑灰色夾雜物。該類(lèi)黑灰色鏈狀物含有鋁酸鈣及少量復(fù)合氧化物（氧化鐵、氧化硅、氧化鎂）。（2）直道型缺陷。宏觀特征：無(wú)縫鋼管出現(xiàn)直道型缺陷，深度與寬度一定，與劃痕類(lèi)似。微觀特征：無(wú)縫鋼管橫截面內(nèi)壁的劃痕呈深1～2cm的凹溝形狀，凹溝邊緣氧化脫碳現(xiàn)象未出現(xiàn)，凹溝四周組織有金屬流變與變形擠壓特征，凹溝底部通常會(huì)出現(xiàn)定徑過(guò)程中由于定徑擠壓而出現(xiàn)的微裂紋[1]。

2 無(wú)縫鋼管常見(jiàn)缺陷產(chǎn)生原因分析

（1）折疊缺陷無(wú)規(guī)律分布產(chǎn)生原因。保護(hù)渣粘度不合適、鋼液旋渦出現(xiàn)明顯異?；蚪Y(jié)晶器的振動(dòng)頻率異常均會(huì)造成卷渣。保護(hù)渣大多存在連鑄坯皮下局部或表面區(qū)域，因此一支軋管的局部區(qū)域可能出現(xiàn)裂紋或折疊缺陷。（2）大折疊缺陷縱向分布產(chǎn)生原因。開(kāi)澆爐的澆鑄溫度較高，結(jié)晶器的液面出現(xiàn)較大波動(dòng)，從而會(huì)造成連鑄坯的表面出現(xiàn)縱向裂紋。由于鑄坯的表面有裂紋縱向缺陷，在環(huán)形加熱爐（1280℃）中加熱鑄坯兩個(gè)小時(shí)，高溫加熱時(shí)裂紋部分嚴(yán)重氧化脫碳，軋管過(guò)程無(wú)法軋合，從而會(huì)使軋管表面出現(xiàn)較深的折疊缺陷。（3）小裂紋缺陷產(chǎn)生原因。環(huán)形爐中無(wú)縫鋼管的加熱溫度較高、保溫時(shí)間較長(zhǎng)，從而導(dǎo)致無(wú)縫鋼管的表面存在較重的氧化脫碳，且基體晶粒相對(duì)粗大。由于脫碳層組織成分為強(qiáng)度較低的鐵素體，當(dāng)軋管運(yùn)行時(shí)容易導(dǎo)致擱傷或劃傷，從而會(huì)使管子表面部分嚴(yán)重脫碳的薄弱部位在后續(xù)軋管過(guò)程中出現(xiàn)小裂紋缺陷。（4）直線型缺陷產(chǎn)生原因。在軋制時(shí)溫度過(guò)低，減徑機(jī)與定徑機(jī)出現(xiàn)孔型錯(cuò)位，輥?zhàn)拥谋砻嬲充?，連軋機(jī)輥面磨損過(guò)度均會(huì)導(dǎo)致在高溫行進(jìn)的過(guò)程中無(wú)縫鋼管表面被劃傷，造成直線型缺陷。（5）結(jié)疤缺陷產(chǎn)生原因。一、使用高壓水進(jìn)行除磷操作時(shí)，未完全清除無(wú)縫鋼管表面氧化鐵皮，而這些殘留的氧化鐵皮會(huì)在軋管的后續(xù)過(guò)程中壓入管子表面，從而形成結(jié)疤，對(duì)其進(jìn)行熱處理后，結(jié)疤大部分會(huì)脫落，導(dǎo)致表面凹坑缺陷產(chǎn)生。二、有異物，如金屬等附著在孔型表面上，導(dǎo)致孔型表面有凸塊形成，在鋼管表面出現(xiàn)凹坑。（6）淬火裂紋產(chǎn)生原因。因?yàn)楸Ｗo(hù)渣中含有較多碳粉含量，結(jié)晶振動(dòng)出現(xiàn)異常而卷渣，導(dǎo)致連鑄坯局部出現(xiàn)增碳現(xiàn)象。在對(duì)無(wú)縫鋼管進(jìn)行熱處理時(shí)，管體增碳部位會(huì)有高碳馬氏體生成，而正常部位是生成低碳馬氏體，由于組織轉(zhuǎn)變具有不同時(shí)性，會(huì)有較大的組織應(yīng)力產(chǎn)生，一旦應(yīng)力超過(guò)無(wú)縫鋼管開(kāi)裂的界限，則會(huì)有淬火裂紋產(chǎn)生于高碳馬氏體部位。（7）凸包缺陷產(chǎn)生原因。在連鑄坯芯部有大型復(fù)合氧化物偏聚，大型夾雜物會(huì)在軋管與穿孔過(guò)程中軋成長(zhǎng)條狀?yuàn)A層，由于鋼基體與夾雜物夾層具有不同變形性，會(huì)導(dǎo)致軋管在最后的減徑與定徑過(guò)程中無(wú)縫鋼管的內(nèi)壁夾層部位基體被擠壓，從而會(huì)有凸包狀缺陷在無(wú)縫鋼管的內(nèi)表面產(chǎn)生。（8）直道型缺陷產(chǎn)生原因。1）當(dāng)管坯的軋制溫度與加熱溫度較低時(shí)，頂桿或頂頭容易粘結(jié)金屬?gòu)亩鴷?huì)導(dǎo)致無(wú)縫鋼管的內(nèi)表面被劃傷。若頂頭錐角太小、頂頭嚴(yán)重磨損、頂桿彎曲會(huì)導(dǎo)致頂頭偏斜，使內(nèi)表面擦傷。2）若芯棒嚴(yán)重磨損，無(wú)縫鋼管的內(nèi)表面容易在軋管過(guò)程中劃傷。3）石墨潤(rùn)滑劑含有較多雜質(zhì)，會(huì)導(dǎo)致無(wú)縫鋼管內(nèi)表面在軋管過(guò)程中劃傷。

3 在線無(wú)損檢測(cè)方法探討

針對(duì)無(wú)縫鋼管存在的缺陷可采用漏磁檢測(cè)法、超聲波檢測(cè)法、渦流探傷檢測(cè)法等。

3.1 漏磁檢測(cè)法

漏磁檢測(cè)法是對(duì)無(wú)縫鋼管采用漏磁原理進(jìn)行檢測(cè)，在檢驗(yàn)過(guò)程中應(yīng)先磁化被檢無(wú)縫鋼管，這是由于被檢無(wú)縫鋼管只有在磁化后其表面才會(huì)出現(xiàn)漏磁場(chǎng)。該種檢測(cè)方法是利用傳感器獲取漏磁場(chǎng)信息，因此，該種方法尤其適用于自動(dòng)化探傷，可在短時(shí)間之內(nèi)檢測(cè)大量無(wú)縫鋼管。

3.2 超聲波檢測(cè)法

超聲波檢測(cè)法是指利用電磁感應(yīng)原理對(duì)無(wú)縫鋼管進(jìn)行檢測(cè)。在使用超聲波檢測(cè)法進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，首先需在無(wú)縫鋼管內(nèi)部激發(fā)一束超聲波，該束超聲波會(huì)在無(wú)縫鋼管的管材內(nèi)部傳播。若超聲波出現(xiàn)反射，則提示無(wú)縫鋼管的表面存在缺陷。在檢測(cè)過(guò)程中，超聲波會(huì)在無(wú)縫鋼管的管材內(nèi)部產(chǎn)生一系列變化，對(duì)這些信息使用探傷儀進(jìn)行處理，便可充分顯示無(wú)縫鋼管缺陷的定量信息。該檢測(cè)方法可同時(shí)檢測(cè)出多種鋼管缺陷，且靈敏度較高。需注意的是，該檢測(cè)方法由于檢測(cè)速度較慢，不適用于快速生產(chǎn)的生產(chǎn)線，因此，多在詳細(xì)檢驗(yàn)較高質(zhì)量的無(wú)縫鋼管時(shí)才適用該種檢測(cè)方法[2]。

3.3 渦流探傷檢測(cè)法

該檢測(cè)方法在使用過(guò)程中具有一定局限性，進(jìn)行檢測(cè)時(shí)會(huì)在無(wú)縫鋼管的端部出現(xiàn)檢測(cè)盲區(qū)，檢測(cè)盲區(qū)的長(zhǎng)度約為200mm。該檢測(cè)設(shè)備的主要形式有點(diǎn)式探頭與穿過(guò)式探頭兩種。其中點(diǎn)式探頭在進(jìn)行檢測(cè)時(shí)是以螺旋形式向前運(yùn)動(dòng)的，但檢測(cè)效率低、檢驗(yàn)時(shí)間長(zhǎng)。穿過(guò)式探頭不僅檢驗(yàn)設(shè)備簡(jiǎn)單、檢驗(yàn)速度快，且靈敏度高。因此，渦流探傷檢測(cè)法的應(yīng)用最為廣泛。

4 結(jié)語(yǔ)

鋼管行業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量是否存在缺陷是評(píng)價(jià)該項(xiàng)產(chǎn)品質(zhì)量是否達(dá)標(biāo)的重要衡量標(biāo)準(zhǔn)。綜合所述，目前我國(guó)無(wú)縫鋼管主要存在外表面缺陷與內(nèi)表面缺陷兩種類(lèi)型，與國(guó)際鋼管行業(yè)的發(fā)展仍存在較大差距，為促進(jìn)鋼管檢測(cè)技術(shù)檢驗(yàn)準(zhǔn)確率的提高，鋼管行業(yè)應(yīng)大力投入人力與物力，以縮小發(fā)展差距。

參考文獻(xiàn)：

[1]李海英，伍向榮.淺談熱軋無(wú)縫鋼管質(zhì)量缺陷的檢測(cè)方法[J].電子制作，2013（4）：22.

[2]左建國(guó).組合無(wú)損檢測(cè)技術(shù)及其在無(wú)縫鋼管在線自動(dòng)檢驗(yàn)中的應(yīng)用[J].鋼鐵，1999（06）：60-64.