不銹鋼無縫管質量控制要點

中國船級社 劉孟云

劉孟云2007年7月畢業于哈爾濱工程大學船舶與海洋工程專業，2010年4月進入CCS工作，先后從事船舶建造檢驗、營運檢驗、產品檢驗和國內船舶審圖，現為浙江分社產品處驗船師/高級工程師，主要從事產品檢驗工作。

不銹鋼無縫鋼管廣泛用于高壓、低溫和耐腐蝕環境管系，力學性能、工藝性能和耐腐蝕性是衡量鋼管質量的三項重要指標，也是確保船舶安全航行的重要保證。在實船應用中，某不銹鋼化學品船，在首航后發現甲板貨物管系存在泄漏，經壓力試驗發現有10余處孔狀泄漏。某乙烯船用貨罐制造過程中，發現多處罐頭穿艙管內表面質量問題，包括內壁麻點和表面裂紋。那么這些問題如何才能從根本上解決呢?

制造缺陷與預防措施

根據不銹鋼無縫管生產流程圖（圖1），圓鋼鋼坯經穿孔、冷拔/冷軋、固溶、校直、酸洗等主要工序制成無縫鋼管，各個制管環節相輔相成，特別是對原材料和中間品的質量控制，是確保成品管化學成分、表面質量、力學性能、工藝性能和耐腐蝕性能等指標符合規范和標準的重要保障。

1、控制原材料品質

生產無縫鋼管所用的原材料主要是連鑄圓管坯、軋（鍛）制圓鋼，確保鋼坯質量是把好鋼管質量的第一道關，主要包括煉鋼水平、澆注和冷卻工藝，以及成形質量。首先是提高煉鋼水平，需降低有害元素和氣體（氮氫氧），提高成分的均勻性和純凈度，減少非金屬夾雜物，同時改變其分布形態都是關鍵。鋼坯的成分不均勻且產生嚴重偏析時，會使軋制后的鋼管呈現嚴重的帶狀組織，從而降低鋼管力學性能和腐蝕性能，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，不僅會影響鋼管的性能，而且可能會使鋼管在生產過程中產生裂紋（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，因為這些缺陷無論是哪一種，在穿孔和軋管過程中都有可能造成缺陷，有的缺陷在使用后放大，縮短了產品使用壽命；嚴重時在中間品就直接報廢，如內折（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量，造成荒管質量缺陷。

圖1 夾雜物引起的裂紋

圖2 中心疏松引起的內折

因此，認可時不僅需要關注煉鋼設備及工藝，更要延伸至無縫鋼管的試驗，通過這樣的認可過程來確定鋼坯出廠檢驗的檢驗項目、取樣數量和驗收標準，特別是規范和指南中沒有明確但又需要重點關注的質量項目，如低倍和微觀組織的檢測。

2、確保熱爐溫控準確性和均勻性

無縫鋼管制造中用到的熱爐有鋼坯加熱爐和鋼管熱處理爐。溫控準確性和均勻性是評判加熱設備好壞的兩個重要指標，是加熱工藝的重要保證，因此制造廠應嚴格履行熱電偶使用期限和校準周期規定，以及爐膛溫度均勻性檢測。

加熱工藝的制定應綜合考慮熱爐設備、管坯或鋼管種類、數量等固有屬性，嚴格控制加熱速度、保溫時間和冷卻速度，避免產生裂紋，過熱或過燒。以穿孔階段管坯加熱為例，考慮不銹鋼常溫下導熱系數小（即傳熱慢），而膨脹系數大，所以應當在爐內應有較長的預熱時間，加熱初期的升溫速度宜慢，以防產生熱裂紋；當坯溫超過一定溫度（一般850℃左右）后，不銹鋼的導熱性和塑性迅速增加，同時不銹鋼在高溫段停留的時間太長會產生α相，即生成鐵素體，α相超過一定比例后，金屬熱塑性急劇下降，嚴重時，將導致穿孔無法進行，而且高溫及長時保溫還會使內部晶粒粗大，因此在均熱階段則應當快速加熱，短時間完成均熱。

此外，還應注意控制爐內氣氛的調節，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、優化檢驗流程和設備

不銹鋼無縫鋼管制管過程中的中間品檢驗是控制成品管質量的關鍵，特別是內壁表面質量，必須重視從源頭抓。首先要建立合理、有效的檢驗和處理程序（圖3所示），確保能發現存在的問題，發現的問題能夠得到有效處理。以荒管為例，一般會采用拋丸或酸洗/鈍化來清除表明氧化物，達到檢驗狀態；為確定缺陷是否清除干凈，必要時還需要著色探傷、回爐和酸洗相結合的檢驗手段，這樣就能有效確保有缺陷的中間品不會流入下道工序。

其次，還需要配備足夠、有效的檢驗設備。如內窺鏡、測厚儀、強光手電筒等，圖4是對同一根缺陷管用新舊內窺鏡檢驗的效果對比圖，舊設備辨識率低，即使經驗豐富的檢驗員也可能出現漏檢，新設備則能快速識別缺陷種類和位置。

另外是要建立有效的缺陷反饋制度，及時對產生的缺陷進行分析和統計，如缺陷類別、產生階段、產生頻率、處理方式，以便及時對造成缺陷的原因進行分析，并指導按統一的工藝清除缺陷。

圖3 鋼管表面缺陷處理流程

圖4 新舊內窺鏡檢驗效果對比圖

表 晶間腐蝕試驗關注要點

成品管的檢驗缺陷不容忽視

成品管檢驗作為最后一道質量屏障，其重要性不言而喻，一旦出現檢驗缺陷，將直接影響試驗效果和試驗數據的準確性，以下列舉了幾個典型的檢驗缺陷，鋼管制造廠應引起重視。

1、取樣與制樣

產品終檢時，涉及試樣的問題包括取樣數量、取樣位置、試樣加工位置和尺寸。首先是取樣數量和位置，CCS規范是根據鋼管等級和每批數量確定取樣鋼管根數，這與產品標準有所區別，如GB 13296要求從每批兩根不同鋼管取樣即可。此外，規范還要求每根取樣鋼管都應進行所有出廠試驗項目，因此制造廠編制取樣計劃單時，應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忽視，制造廠應首先制定制樣作業手冊，明確好制樣細節，特別是外協制樣的鋼管企業，更應注重對外協方的能力考核，同時做好試樣尺寸驗收和加工余料的檢查，多管齊下，避免制樣錯誤。

2、試驗準備與試驗方法

腐蝕試驗藥劑/試劑過期，輔料不符合試驗要求，以及試驗方法不準確，同樣可能造成試驗結果不準確，以至漏檢產品缺陷。以晶間腐蝕為例（表），試劑濃度/純度不夠或因保存不當失效等試驗因素都直接導致試驗結果。

拉伸試驗時，由于不銹鋼屬于屈服特征不明顯的材料，故一般測定非比例延伸強度Rp0.2,Rp1.0（規定非比例延伸率為0.2%，1%時的延伸強度）作為屈服強度衡量指標。拉力試驗機大都自帶這樣的測試功能，但是如果不用引伸計，測出來往往不準確，因為此時拉伸曲線就把標距以外的變形等干擾都包進了曲線。因此，必須要求制造廠加裝小變形引伸計，以此來找出準確的屈服值。

此外，延長率的測定還需關注規范、標準對測試標距的計算方法，以及換算規定，如國標與美標轉換時可參考GB/T17600.2。

水壓試驗用于測試成品實際承壓能力，但試驗時應注意不是壓力越高越好、越久越好，否則就是破壞試驗，可能造成缺陷或影響使用壽命。

作為水壓試驗的替代，渦流和超聲波無損探傷用于檢測表面和近表面缺陷方便快捷，廣泛用于無縫鋼管產品檢驗的流水線，快速識別超標缺陷并報警。制造廠編制的無損檢測工藝中通常規定了樣管上線校驗周期（時長或根數），但是這種工藝實際上不具備通用性，每臺設備的使用頻率不同、新舊程度和穩定性不同，不能一概而論。此外，還應關注樣管種類、規格及標（樣）準，是否適合產品標準對無損探傷的要求。

綜上所述，產品制造廠都應健全實驗室規章制度、落實好試驗藥劑驗收、保存和使用要求；注意對試驗人員能力的培訓和考核，確保其正確掌握試驗方法；注意評估作業指導書與試驗設備、試驗設備間的適用性，確保試驗各個環節準確、規范。

國內首艘南極磷蝦捕撈船開赴南極

2020年5月14日，由江蘇智慧海洋產業聯盟成員單位——江蘇深藍遠洋漁業有限公司投資建造的國內首艘南極磷蝦專業捕撈加工船“深藍號”從連云港揚帆起航開赴南極。

南極磷蝦是全球可捕撈量最大和具有重要開發潛力的海洋漁業資源，是國家高度重視的戰略性資源。