管板類(lèi)鍛件常見(jiàn)缺陷分析及預(yù)防

李勤 浙江遠(yuǎn)大重工鍛壓有限公司

管板類(lèi)鍛件的生產(chǎn)水平是衡量國(guó)家工業(yè)發(fā)展水平的重要參考，只有管板類(lèi)鍛件的生產(chǎn)能力及水平能夠滿足裝備制造業(yè)發(fā)展生產(chǎn)的需要，才能推動(dòng)國(guó)家工業(yè)化水平向更高層次邁進(jìn)。在提高管板類(lèi)鍛件生產(chǎn)水平的過(guò)程中，對(duì)管板類(lèi)鍛件生產(chǎn)常見(jiàn)缺陷的分析，及預(yù)防措施的研究必不可少，具有重要意義。

一、管板類(lèi)鍛件常見(jiàn)缺陷分析

在管板類(lèi)鍛件常見(jiàn)缺陷之中，影響較大的是RST效應(yīng)，即剛性滑動(dòng)撕裂，由此產(chǎn)生的夾雜性裂紋會(huì)造成廢品率的提高，造成經(jīng)濟(jì)的重大損失。夾雜一方面來(lái)自于冶煉過(guò)程中的內(nèi)在夾雜上浮不充分，另一方面則是混入了過(guò)多的耐火材料，所以?shī)A雜的存在是造成管板類(lèi)鍛件常見(jiàn)缺陷的主要因素之一。

有研究表明，在高溫（溫度超過(guò)1000℃）狀態(tài)下，非金屬夾雜的塑性會(huì)降低，通過(guò)再結(jié)晶可以有效消除已經(jīng)出現(xiàn)的夾雜性裂紋。但是，當(dāng)夾雜性裂紋不能在外力的作用下消失時(shí)，夾雜性裂紋可能會(huì)產(chǎn)生聯(lián)結(jié)，使得形變?cè)黾樱瑥亩蛉毕葜聫U。為此，在討論管板類(lèi)鍛件常見(jiàn)缺陷問(wèn)題時(shí)，應(yīng)該把防止夾雜性裂紋聯(lián)結(jié)作為重點(diǎn)。

二、管板類(lèi)鍛件常見(jiàn)缺陷出現(xiàn)原因

通常情況下，管板類(lèi)鍛件的生產(chǎn)要經(jīng)過(guò)原材料采購(gòu)、鋸切、鍛造、熱處理、機(jī)加工、理化檢測(cè)、表面處理等處理，使用的設(shè)備包括壓機(jī)、電液錘、輾環(huán)機(jī)、空氣錘、刨銑床、數(shù)控鉆床、立車(chē)、臥車(chē)、大型熱處理設(shè)備（電爐）、天然氣加熱爐、檢測(cè)設(shè)備、無(wú)損檢測(cè)設(shè)備等。

而比較容易出現(xiàn)管板類(lèi)鍛件缺陷的處理工藝是原材料采購(gòu)、加熱處理、下料過(guò)程、鐓粗、定形和鍛后熱處理。

（一）原材料采購(gòu)的常見(jiàn)缺陷原因

原材料質(zhì)量的合格直接關(guān)系到管板類(lèi)鍛件的質(zhì)量合格，為此要嚴(yán)格控制原材料采購(gòu)的過(guò)程，避免鋼錠等原材料的碳化物、硫化物含量超標(biāo)，含氫率過(guò)高等情況的存在。如果所購(gòu)買(mǎi)的鋼錠等原材料的碳化物、硫化物、含氫率超標(biāo)，則會(huì)使得生產(chǎn)之后的管板類(lèi)鍛件夾雜缺陷明顯，塑性嚴(yán)重不足。

（二）加熱處理的常見(jiàn)缺陷原因

加熱處理過(guò)程中出現(xiàn)常見(jiàn)缺陷的原因較為復(fù)雜。首先，加熱處理的過(guò)程中，容易出現(xiàn)氧化、脫碳、滲析等外層組織化學(xué)變化類(lèi)的缺陷，這是因?yàn)榻橘|(zhì)引起了坯料的化學(xué)反應(yīng)，以及坯料在加熱過(guò)程中受熱不均，另外，受熱不均還會(huì)引起坯料因內(nèi)應(yīng)力超過(guò)極限而開(kāi)裂。其次，半成品回爐進(jìn)行加熱處理時(shí)，內(nèi)部所存在的夾雜裂紋會(huì)被忽略，由此錯(cuò)過(guò)了溫度對(duì)夾雜裂紋的修復(fù)，使其不能被有效填充，由此為后期塑性?shī)A雜性裂紋密集出現(xiàn)埋下隱患伏筆，造成報(bào)廢。最后，因終鍛時(shí)對(duì)溫度、火次的控制不足使得管板類(lèi)鍛件因過(guò)熱、未熱透等原因出現(xiàn)缺陷，極易因?yàn)镽ST效應(yīng)。

（三）下料過(guò)程的常見(jiàn)缺陷原因

下料過(guò)程中常見(jiàn)的缺陷有時(shí)是由于誤解引起,這種誤解集中表現(xiàn)在進(jìn)行鍛壓施工時(shí),往往只注重確定鐓粗鍛比,而忽略了下料之前拔長(zhǎng)鍛比所起到的壓實(shí)作用,使得內(nèi)部孔洞鍛合不能完全進(jìn)行，從而導(dǎo)致夾雜物成片出現(xiàn)，造成廢品率提高.另外，還有一種情況也會(huì)使廢品率提高,那就是當(dāng)原料鋼錠底部或冒口切除量過(guò)大或不足時(shí),也會(huì)使夾雜物在冒口位置聚集，由此使得沉積物聚積而報(bào)廢。拔長(zhǎng)工序的使用直接決定了鐓粗效果，如果不使用拔長(zhǎng)工序，很容易造成密集形缺陷。

（四）鐓粗的常見(jiàn)缺陷原因

鐓粗是管板類(lèi)鍛件最為常用的生產(chǎn)方法，工藝的操作簡(jiǎn)單，適用性強(qiáng)。雖然如此，在進(jìn)行鐓粗操作之前，需要進(jìn)行其他操作以為鐓粗操作的使用創(chuàng)造條件，如果直接進(jìn)行鐓粗操作，容易造成夾心塑性?shī)A雜，形成缺陷。

（五）定形的常見(jiàn)缺陷原因

管板類(lèi)鍛件的定形一般需要整體操作與局部操作，整體工藝為鐓粗。在局部鐓粗使用的過(guò)程中，較為常用的操作工藝是轉(zhuǎn)砧法和排砧法，其中使用較為廣泛的是轉(zhuǎn)砧法，這主要是由于轉(zhuǎn)砧法在使用的過(guò)程中簡(jiǎn)單實(shí)用的特性突出，出現(xiàn)夾雜性缺陷的可能較小，有利于控制裂紋的出現(xiàn)。但是，任何方法在使用時(shí)都要根據(jù)規(guī)范進(jìn)行，轉(zhuǎn)砧法也不例外，不過(guò)在具體操作的過(guò)程中不按照規(guī)范進(jìn)行，就會(huì)使得缺陷出現(xiàn)，夾雜增多，提高報(bào)廢率。

（六）鍛后熱處理的常見(jiàn)缺陷原因

管板類(lèi)鍛件本身具有耐熱性高，耐腐蝕的特點(diǎn)，在生產(chǎn)工藝上對(duì)鍛后熱處理有所要求。為此，一旦不能對(duì)管板類(lèi)鍛件進(jìn)行及時(shí)的鍛后熱處理，就可能使得管板類(lèi)鍛件中含有的氫氣形成白點(diǎn)，或者在快速冷卻的過(guò)程中，使得內(nèi)外溫度失衡，因溫度不均勻造成內(nèi)應(yīng)力失去控制，從而產(chǎn)生裂紋，造成探傷報(bào)廢。

三、管板類(lèi)鍛件常見(jiàn)缺陷預(yù)防措施

管板類(lèi)鍛件常見(jiàn)缺陷的預(yù)防措施主要包括保證原材料質(zhì)量，保證熱處理工藝水平，確保變形量。具體分析如下：

（一）保證原材料質(zhì)量

鋼錠是管板類(lèi)鍛件生產(chǎn)的主要原材料，在控制質(zhì)量方面，一方面是對(duì)鋼錠本身所含元素進(jìn)行控制，避免碳、硫、氫含量的超標(biāo)，另一方面是控制冶煉、澆注的工藝，保持干燥潔凈。

一般情況下，管板類(lèi)鍛件所使用的鋼錠多為電渣重溶和鎮(zhèn)靜處理鋼錠，其中難免會(huì)有夾雜物，為降低夾雜物對(duì)管板類(lèi)鍛件的影響，應(yīng)在使用爐料時(shí)控制干燥潔凈，改善冶煉與澆筑的工藝。

（二）保證熱處理工藝水平

管板類(lèi)鍛件對(duì)于熱處理工藝的要求較高，不同的鋼錠種類(lèi)對(duì)于熱處理工藝的要求也有所差別。對(duì)于半成品返爐的操作，應(yīng)利用高溫條件對(duì)探傷可見(jiàn)的裂紋進(jìn)行修復(fù)，確保裂紋經(jīng)熱處理后得到填充。在進(jìn)行終鍛時(shí)，對(duì)火次、溫度、變形量等的控制十分關(guān)鍵，在這一階段當(dāng)中，由于管板類(lèi)鍛件的變形相對(duì)較小，所以要對(duì)溫度適當(dāng)控制，保證加熱均勻，以確保不發(fā)生RST效應(yīng)，不發(fā)生粗晶、混晶的情況，以保證質(zhì)量水平。

（三）確保變形量

確保變形量主要涉及兩個(gè)部分，一是在下料的過(guò)程中，二是在成形的過(guò)程中。

在下料過(guò)程中確保變形量。下料是管板類(lèi)鍛件進(jìn)行鐓粗的基礎(chǔ)，下料過(guò)程中應(yīng)對(duì)兩端的切除量進(jìn)行控制，防止管板類(lèi)鍛件中各種元素激烈變化，出現(xiàn)嚴(yán)重偏析、二次縮孔等問(wèn)題。當(dāng)碳、硫等元素物質(zhì)的含量超標(biāo)時(shí)，塑性?shī)A雜會(huì)由分散狀態(tài)變?yōu)檫B片狀態(tài)，從而提高報(bào)廢率。而且，下料倒棱會(huì)由于壓下量不足造成對(duì)中心不實(shí)，拔長(zhǎng)比與鐓粗比不大時(shí)，變形的程度會(huì)不足，也會(huì)使得管板類(lèi)鍛件的中心壓實(shí)不足。對(duì)鋼錠的充分壓實(shí)，才能確保中心等軸晶粒與鑄態(tài)組織被打破，從而改善中心部位缺陷與夾雜的情況。為了保證變形量，避免出現(xiàn)下料過(guò)程中的塑性?shī)A雜與RST效應(yīng)，許多企業(yè)主要使用反做法對(duì)管板類(lèi)鍛件進(jìn)行下料的研究。

在成形過(guò)程中確保變形量。成型過(guò)程中控制管板類(lèi)鍛件的要點(diǎn)是控制開(kāi)始與最終鍛鑄時(shí)的溫度，一方面是修復(fù)前期產(chǎn)生的塑性?shī)A雜裂紋，另一方面則是以此控制成形變形量。成形過(guò)程中加熱不均的情況一旦發(fā)生，就會(huì)發(fā)生混晶、無(wú)變形粗晶等問(wèn)題，為此，對(duì)于溫度的控制一定要既把握時(shí)間，也把握均勻性與溫度。成形中進(jìn)行鍛后熱處理時(shí)，能夠提高力學(xué)性能，消除殘余應(yīng)力，降低內(nèi)部不均勻性細(xì)化，為后續(xù)加工打好基礎(chǔ)。

結(jié)語(yǔ)：管板類(lèi)鍛件的常見(jiàn)缺陷主要是指夾雜性裂紋，夾雜性裂紋的出現(xiàn)能夠直接反應(yīng)出鍛件內(nèi)部的變形分布不均、應(yīng)力狀態(tài)不合理等問(wèn)題，當(dāng)夾雜性裂紋聯(lián)結(jié)匯合后，會(huì)因?yàn)樘絺瑯?biāo)而直接導(dǎo)致管板類(lèi)鍛件的報(bào)廢。為此，在進(jìn)行管板類(lèi)鍛件生產(chǎn)的過(guò)程中，要通過(guò)控制原材料質(zhì)量、保證熱處理工藝水平、確保變形量等方法保證鍛造工藝，提高鍛件質(zhì)量，為實(shí)現(xiàn)更好地發(fā)展，應(yīng)大力推動(dòng)技術(shù)升級(jí)與創(chuàng)新。