無縫鋼管常見缺陷分析及在線無損檢測方法探討

張建平

摘 要 隨著中國制造的快速的發(fā)展，無縫鋼管的產(chǎn)量也在持續(xù)增長，對發(fā)展國民經(jīng)濟(jì)所起的作用日益突出。近幾年，我國鋼管行業(yè)陸續(xù)建成部分鋼管機(jī)組，無縫鋼管的質(zhì)量問題日漸突出，且隨著軋管生產(chǎn)技術(shù)的不斷發(fā)展、進(jìn)步，質(zhì)量問題的表現(xiàn)形式與種類也出現(xiàn)了較大變化，因此，本文對無縫鋼管常見缺陷、進(jìn)行了詳細(xì)分析，闡述了在線無損檢測方法及其應(yīng)用。

關(guān)鍵詞 無縫鋼管 缺陷 產(chǎn)生原因 在線無損檢測 方法探討

1無縫鋼管常見缺陷概述

1.1外表面缺陷

（1）折疊缺陷無規(guī)律分布。若連鑄坯表面的局部有保護(hù)渣殘存，則軋管的外表面會出現(xiàn)較深的折疊缺陷，且呈縱向分布，表面的部分位置還會出現(xiàn)“掉塊”現(xiàn)象。軋管的折疊深度約為0.5～1mm，分布的折疊方向為40啊？0啊#？）大折疊缺陷縱向分布。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。無縫鋼管表面大多數(shù)的折疊深度約為1～10mm。（3）小裂紋缺陷。對無縫鋼管進(jìn)行探傷時管體的外壁存在肉眼無法觀察到的表面缺陷。無縫鋼管表面存在多處小折疊缺陷，最深深度約為0.15mm，無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。無縫鋼管的外表面存在直線型缺陷，具體特點為深度較淺、開口較寬、可見底、寬度一定。無縫鋼管的橫截面外壁可見深度<1mm的劃痕，呈凹溝狀，對其進(jìn)行熱處理，管子的凹溝邊緣存在氧化脫碳。（5）結(jié)疤缺陷。無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。凹坑四周無氧化脫碳、聚集夾雜現(xiàn)象；在高溫狀態(tài)下凹坑四周組織受力擠壓，會有塑性流變特征產(chǎn)生。（6）淬火裂紋。對無縫鋼管進(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。

1.2內(nèi)表面缺陷

（1）凸包缺陷。宏觀特征：無縫鋼管的內(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：無縫鋼管出現(xiàn)直道型缺陷，深度與寬度一定，與劃痕類似。微觀特征：無縫鋼管橫截面內(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，凹溝底部通常會出現(xiàn)定徑過程中由于定徑擠壓而出現(xiàn)的微裂紋。

2無縫鋼管常見缺陷分析

2.1折疊缺陷無規(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)明顯異常或結(jié)晶器的振動頻率異常均會造成卷渣。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。

2.2大折疊缺陷縱向分布產(chǎn)生原因

開澆爐的澆鑄溫度較高，結(jié)晶器的液面出現(xiàn)較大波動，從而會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℃）中加熱鑄坯兩個小時，高溫加熱時裂紋部分嚴(yán)重氧化脫碳，軋管過程無法軋合，從而會使軋管表面出現(xiàn)較深的折疊缺陷。

2.3小裂紋缺陷產(chǎn)生原因

環(huán)形爐中無縫鋼管的加熱溫度較高、保溫時間較長，從而導(dǎo)致無縫鋼管的表面存在較重的氧化脫碳，且基體晶粒相對粗大。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)行時容易導(dǎo)致擱傷或劃傷，從而會使管子表面部分嚴(yán)重脫碳的薄弱部位在后續(xù)軋管過程中出現(xiàn)小裂紋缺陷。

2.4直線型缺陷產(chǎn)生原因

在軋制時溫度過低，減徑機(jī)與定徑機(jī)出現(xiàn)孔型錯位，輥子的表面粘鋼，連軋機(jī)輥面磨損過度均會導(dǎo)致在高溫行進(jìn)的過程中無縫鋼管表面被劃傷，造成直線型缺陷。

2.5結(jié)疤缺陷產(chǎn)生原因

使用高壓水進(jìn)行除磷操作時，未完全清除無縫鋼管表面氧化鐵皮，而這些殘留的氧化鐵皮會在軋管的后續(xù)過程中壓入管子表面，從而形成結(jié)疤，對其進(jìn)行熱處理后，結(jié)疤大部分會脫落，導(dǎo)致表面凹坑缺陷產(chǎn)生。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。

2.6淬火裂紋產(chǎn)生原因

因為保護(hù)渣中含有較多碳粉含量，結(jié)晶振動出現(xiàn)異常而卷渣，導(dǎo)致連鑄坯局部出現(xiàn)增碳現(xiàn)象。在對無縫鋼管進(jìn)行熱處理時，管體增碳部位會有高碳馬氏體生成，而正常部位是生成低碳馬氏體，由于組織轉(zhuǎn)變具有不同特性，會有較大的組織應(yīng)力產(chǎn)生，一旦應(yīng)力超過無縫鋼管開裂的界限，則會有淬火裂紋產(chǎn)生于高碳馬氏體部位。

3在線無損檢測方法探討

3.1漏磁檢測法

漏磁檢測法是對無縫鋼管采用漏磁原理進(jìn)行檢測，在檢驗過程中應(yīng)先磁化被檢無縫鋼管，這是由于被檢無縫鋼管只有在磁化后其表面才會出現(xiàn)漏磁場。該種檢測方法是利用傳感器獲取漏磁場信息，因此，該種方法尤其適用于自動化探傷，可在短時間之內(nèi)檢測大量無縫鋼管。

3.2超聲波檢測法

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

3.3渦流探傷檢測法

該檢測方法在使用過程中具有一定局限性，進(jìn)行檢測時會在無縫鋼管的端部出現(xiàn)檢測盲區(qū)，檢測盲區(qū)的長度約為200mm。該檢測設(shè)備的主要形式有點式探頭與穿過式探頭兩種。其中點式探頭在進(jìn)行檢測時是以螺旋形式向前運(yùn)動的，但檢測效率低、檢驗時間長。穿過式探頭不僅檢驗設(shè)備簡單、檢驗速度快，且靈敏度高。因此，渦流探傷檢測法的應(yīng)用最為廣泛。

4結(jié)束語

鋼管行業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量是否存在缺陷是評價該項產(chǎn)品質(zhì)量是否達(dá)標(biāo)的重要衡量標(biāo)準(zhǔn)。我國目前無縫鋼管主要存在外表面缺陷與內(nèi)表面缺陷兩種類型，與國際鋼管行業(yè)的發(fā)展仍存在較大差距，為促進(jìn)鋼管檢測技術(shù)檢驗準(zhǔn)確率的提高，鋼管企業(yè)要大力投入人力與物力，以縮小發(fā)展差距。