不銹鋼無(wú)縫管質(zhì)量控制要點(diǎn)

中國(guó)船級(jí)社 劉孟云

劉孟云2007年7月畢業(yè)于哈爾濱工程大學(xué)船舶與海洋工程專(zhuān)業(yè)，2010年4月進(jìn)入CCS工作，先后從事船舶建造檢驗(yàn)、營(yíng)運(yùn)檢驗(yàn)、產(chǎn)品檢驗(yàn)和國(guó)內(nèi)船舶審圖，現(xiàn)為浙江分社產(chǎn)品處驗(yàn)船師/高級(jí)工程師，主要從事產(chǎn)品檢驗(yàn)工作。

不銹鋼無(wú)縫鋼管廣泛用于高壓、低溫和耐腐蝕環(huán)境管系，力學(xué)性能、工藝性能和耐腐蝕性是衡量鋼管質(zhì)量的三項(xiàng)重要指標(biāo)，也是確保船舶安全航行的重要保證。在實(shí)船應(yīng)用中，某不銹鋼化學(xué)品船，在首航后發(fā)現(xiàn)甲板貨物管系存在泄漏，經(jīng)壓力試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)有10余處孔狀泄漏。某乙烯船用貨罐制造過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)多處罐頭穿艙管內(nèi)表面質(zhì)量問(wèn)題，包括內(nèi)壁麻點(diǎn)和表面裂紋。那么這些問(wèn)題如何才能從根本上解決呢?

制造缺陷與預(yù)防措施

根據(jù)不銹鋼無(wú)縫管生產(chǎn)流程圖（圖1），圓鋼鋼坯經(jīng)穿孔、冷拔/冷軋、固溶、校直、酸洗等主要工序制成無(wú)縫鋼管，各個(gè)制管環(huán)節(jié)相輔相成，特別是對(duì)原材料和中間品的質(zhì)量控制，是確保成品管化學(xué)成分、表面質(zhì)量、力學(xué)性能、工藝性能和耐腐蝕性能等指標(biāo)符合規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的重要保障。

1、控制原材料品質(zhì)

生產(chǎn)無(wú)縫鋼管所用的原材料主要是連鑄圓管坯、軋（鍛）制圓鋼，確保鋼坯質(zhì)量是把好鋼管質(zhì)量的第一道關(guān)，主要包括煉鋼水平、澆注和冷卻工藝，以及成形質(zhì)量。首先是提高煉鋼水平，需降低有害元素和氣體（氮?dú)溲酰岣叱煞值木鶆蛐院图儍舳?，減少非金屬夾雜物，同時(shí)改變其分布形態(tài)都是關(guān)鍵。鋼坯的成分不均勻且產(chǎn)生嚴(yán)重偏析時(shí)，會(huì)使軋制后的鋼管呈現(xiàn)嚴(yán)重的帶狀組織，從而降低鋼管力學(xué)性能和腐蝕性能，甚至不合格。非金屬夾雜物（如硫化物和氧化物、硅酸鹽）被壓成薄片，不僅會(huì)影響鋼管的性能，而且可能會(huì)使鋼管在生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生裂紋（圖1）。其次，完善澆注和冷卻工藝，減少皮下氣泡、皮下裂紋、疏松和縮孔也不能忽視，因?yàn)檫@些缺陷無(wú)論是哪一種，在穿孔和軋管過(guò)程中都有可能造成缺陷，有的缺陷在使用后放大，縮短了產(chǎn)品使用壽命；嚴(yán)重時(shí)在中間品就直接報(bào)廢，如內(nèi)折（圖2）。此外，鋼坯的外形偏差，如直線度、直徑和橢圓度，這都將直接影響到穿孔質(zhì)量，造成荒管質(zhì)量缺陷。

圖1 夾雜物引起的裂紋

圖2 中心疏松引起的內(nèi)折

因此，認(rèn)可時(shí)不僅需要關(guān)注煉鋼設(shè)備及工藝，更要延伸至無(wú)縫鋼管的試驗(yàn)，通過(guò)這樣的認(rèn)可過(guò)程來(lái)確定鋼坯出廠檢驗(yàn)的檢驗(yàn)項(xiàng)目、取樣數(shù)量和驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，特別是規(guī)范和指南中沒(méi)有明確但又需要重點(diǎn)關(guān)注的質(zhì)量項(xiàng)目，如低倍和微觀組織的檢測(cè)。

2、確保熱爐溫控準(zhǔn)確性和均勻性

無(wú)縫鋼管制造中用到的熱爐有鋼坯加熱爐和鋼管熱處理爐。溫控準(zhǔn)確性和均勻性是評(píng)判加熱設(shè)備好壞的兩個(gè)重要指標(biāo)，是加熱工藝的重要保證，因此制造廠應(yīng)嚴(yán)格履行熱電偶使用期限和校準(zhǔn)周期規(guī)定，以及爐膛溫度均勻性檢測(cè)。

加熱工藝的制定應(yīng)綜合考慮熱爐設(shè)備、管坯或鋼管種類(lèi)、數(shù)量等固有屬性，嚴(yán)格控制加熱速度、保溫時(shí)間和冷卻速度，避免產(chǎn)生裂紋，過(guò)熱或過(guò)燒。以穿孔階段管坯加熱為例，考慮不銹鋼常溫下導(dǎo)熱系數(shù)?。磦鳠崧蛎浵禂?shù)大，所以應(yīng)當(dāng)在爐內(nèi)應(yīng)有較長(zhǎng)的預(yù)熱時(shí)間，加熱初期的升溫速度宜慢，以防產(chǎn)生熱裂紋；當(dāng)坯溫超過(guò)一定溫度（一般850℃左右）后，不銹鋼的導(dǎo)熱性和塑性迅速增加，同時(shí)不銹鋼在高溫段停留的時(shí)間太長(zhǎng)會(huì)產(chǎn)生α相，即生成鐵素體，α相超過(guò)一定比例后，金屬熱塑性急劇下降，嚴(yán)重時(shí)，將導(dǎo)致穿孔無(wú)法進(jìn)行，而且高溫及長(zhǎng)時(shí)保溫還會(huì)使內(nèi)部晶粒粗大，因此在均熱階段則應(yīng)當(dāng)快速加熱，短時(shí)間完成均熱。

此外，還應(yīng)注意控制爐內(nèi)氣氛的調(diào)節(jié)，保持弱氧化性氣氛，不僅可以減少表面氧化的程度，也能防止表面增碳。

3、優(yōu)化檢驗(yàn)流程和設(shè)備

不銹鋼無(wú)縫鋼管制管過(guò)程中的中間品檢驗(yàn)是控制成品管質(zhì)量的關(guān)鍵，特別是內(nèi)壁表面質(zhì)量，必須重視從源頭抓。首先要建立合理、有效的檢驗(yàn)和處理程序（圖3所示），確保能發(fā)現(xiàn)存在的問(wèn)題，發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題能夠得到有效處理。以荒管為例，一般會(huì)采用拋丸或酸洗/鈍化來(lái)清除表明氧化物，達(dá)到檢驗(yàn)狀態(tài)；為確定缺陷是否清除干凈，必要時(shí)還需要著色探傷、回爐和酸洗相結(jié)合的檢驗(yàn)手段，這樣就能有效確保有缺陷的中間品不會(huì)流入下道工序。

其次，還需要配備足夠、有效的檢驗(yàn)設(shè)備。如內(nèi)窺鏡、測(cè)厚儀、強(qiáng)光手電筒等，圖4是對(duì)同一根缺陷管用新舊內(nèi)窺鏡檢驗(yàn)的效果對(duì)比圖，舊設(shè)備辨識(shí)率低，即使經(jīng)驗(yàn)豐富的檢驗(yàn)員也可能出現(xiàn)漏檢，新設(shè)備則能快速識(shí)別缺陷種類(lèi)和位置。

另外是要建立有效的缺陷反饋制度，及時(shí)對(duì)產(chǎn)生的缺陷進(jìn)行分析和統(tǒng)計(jì)，如缺陷類(lèi)別、產(chǎn)生階段、產(chǎn)生頻率、處理方式，以便及時(shí)對(duì)造成缺陷的原因進(jìn)行分析，并指導(dǎo)按統(tǒng)一的工藝清除缺陷。

圖3 鋼管表面缺陷處理流程

圖4 新舊內(nèi)窺鏡檢驗(yàn)效果對(duì)比圖

表 晶間腐蝕試驗(yàn)關(guān)注要點(diǎn)

成品管的檢驗(yàn)缺陷不容忽視

成品管檢驗(yàn)作為最后一道質(zhì)量屏障，其重要性不言而喻，一旦出現(xiàn)檢驗(yàn)缺陷，將直接影響試驗(yàn)效果和試驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，以下列舉了幾個(gè)典型的檢驗(yàn)缺陷，鋼管制造廠應(yīng)引起重視。

1、取樣與制樣

產(chǎn)品終檢時(shí)，涉及試樣的問(wèn)題包括取樣數(shù)量、取樣位置、試樣加工位置和尺寸。首先是取樣數(shù)量和位置，CCS規(guī)范是根據(jù)鋼管等級(jí)和每批數(shù)量確定取樣鋼管根數(shù)，這與產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)有所區(qū)別，如GB 13296要求從每批兩根不同鋼管取樣即可。此外，規(guī)范還要求每根取樣鋼管都應(yīng)進(jìn)行所有出廠試驗(yàn)項(xiàng)目，因此制造廠編制取樣計(jì)劃單時(shí)，應(yīng)注意明確試樣在樣管上的分配，杜絕集中取樣。

其次，試樣加工位置和尺寸的要求也不應(yīng)忽視，制造廠應(yīng)首先制定制樣作業(yè)手冊(cè)，明確好制樣細(xì)節(jié)，特別是外協(xié)制樣的鋼管企業(yè)，更應(yīng)注重對(duì)外協(xié)方的能力考核，同時(shí)做好試樣尺寸驗(yàn)收和加工余料的檢查，多管齊下，避免制樣錯(cuò)誤。

2、試驗(yàn)準(zhǔn)備與試驗(yàn)方法

腐蝕試驗(yàn)藥劑/試劑過(guò)期，輔料不符合試驗(yàn)要求，以及試驗(yàn)方法不準(zhǔn)確，同樣可能造成試驗(yàn)結(jié)果不準(zhǔn)確，以至漏檢產(chǎn)品缺陷。以晶間腐蝕為例（表），試劑濃度/純度不夠或因保存不當(dāng)失效等試驗(yàn)因素都直接導(dǎo)致試驗(yàn)結(jié)果。

拉伸試驗(yàn)時(shí)，由于不銹鋼屬于屈服特征不明顯的材料，故一般測(cè)定非比例延伸強(qiáng)度Rp0.2,Rp1.0（規(guī)定非比例延伸率為0.2%，1%時(shí)的延伸強(qiáng)度）作為屈服強(qiáng)度衡量指標(biāo)。拉力試驗(yàn)機(jī)大都自帶這樣的測(cè)試功能，但是如果不用引伸計(jì)，測(cè)出來(lái)往往不準(zhǔn)確，因?yàn)榇藭r(shí)拉伸曲線就把標(biāo)距以外的變形等干擾都包進(jìn)了曲線。因此，必須要求制造廠加裝小變形引伸計(jì)，以此來(lái)找出準(zhǔn)確的屈服值。

此外，延長(zhǎng)率的測(cè)定還需關(guān)注規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)對(duì)測(cè)試標(biāo)距的計(jì)算方法，以及換算規(guī)定，如國(guó)標(biāo)與美標(biāo)轉(zhuǎn)換時(shí)可參考GB/T17600.2。

水壓試驗(yàn)用于測(cè)試成品實(shí)際承壓能力，但試驗(yàn)時(shí)應(yīng)注意不是壓力越高越好、越久越好，否則就是破壞試驗(yàn)，可能造成缺陷或影響使用壽命。

作為水壓試驗(yàn)的替代，渦流和超聲波無(wú)損探傷用于檢測(cè)表面和近表面缺陷方便快捷，廣泛用于無(wú)縫鋼管產(chǎn)品檢驗(yàn)的流水線，快速識(shí)別超標(biāo)缺陷并報(bào)警。制造廠編制的無(wú)損檢測(cè)工藝中通常規(guī)定了樣管上線校驗(yàn)周期（時(shí)長(zhǎng)或根數(shù)），但是這種工藝實(shí)際上不具備通用性，每臺(tái)設(shè)備的使用頻率不同、新舊程度和穩(wěn)定性不同，不能一概而論。此外，還應(yīng)關(guān)注樣管種類(lèi)、規(guī)格及標(biāo)（樣）準(zhǔn)，是否適合產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)對(duì)無(wú)損探傷的要求。

綜上所述，產(chǎn)品制造廠都應(yīng)健全實(shí)驗(yàn)室規(guī)章制度、落實(shí)好試驗(yàn)藥劑驗(yàn)收、保存和使用要求；注意對(duì)試驗(yàn)人員能力的培訓(xùn)和考核，確保其正確掌握試驗(yàn)方法；注意評(píng)估作業(yè)指導(dǎo)書(shū)與試驗(yàn)設(shè)備、試驗(yàn)設(shè)備間的適用性，確保試驗(yàn)各個(gè)環(huán)節(jié)準(zhǔn)確、規(guī)范。

國(guó)內(nèi)首艘南極磷蝦捕撈船開(kāi)赴南極

2020年5月14日，由江蘇智慧海洋產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟成員單位——江蘇深藍(lán)遠(yuǎn)洋漁業(yè)有限公司投資建造的國(guó)內(nèi)首艘南極磷蝦專(zhuān)業(yè)捕撈加工船“深藍(lán)號(hào)”從連云港揚(yáng)帆起航開(kāi)赴南極。

南極磷蝦是全球可捕撈量最大和具有重要開(kāi)發(fā)潛力的海洋漁業(yè)資源，是國(guó)家高度重視的戰(zhàn)略性資源。