无缝钢管缺陷分析复习过程课件.ppt

1、 2013年，我实验室对部分无缝钢管生产厂的产品质量进行统计分析，从统计结果可以了解到，各生产厂在产品质量方面均存在加工缺陷（加工裂纹、黑皮扣、内螺、紧密距等）、几何尺寸、性能（力学性能、化学成份、粘扣）、钢管弯曲、碰扁、凹陷、钢管锈蚀、麻面、缺陷漏检、混规、混钢等其它缺陷。发生问题的主要原因如下：发生问题的主要原因如下：一、无缝钢管生产过程产生的质量问题；一、无缝钢管生产过程产生的质量问题；二、生产厂管理方面的问题（人为因素）；二、生产厂管理方面的问题（人为因素）；无缝钢管的生产标准无缝钢管的生产标准 我国现行无缝钢管标准47项。包括国家标准25项，行业标准3项，特殊用途产品标准19项。其中

2、基础标准2项，产品标准45项。无缝钢管的生产标准无缝钢管的生产标准无缝钢管质量要求无缝钢管质量要求1、 钢的化学成分； 钢的化学成分是影响无缝钢管性能最重要的因素。也是制定轧管工艺参数和钢管热处理工艺参数的主要依据。在无缝钢管标准中，根据钢管的不同用途，对钢的冶炼和管坯的制造方法提出相应的要求，并对化学成分作出严格的规定。尤其对某些有害化学元素（砷、锡、锑、铅、铋）以及气体（氮、氢、氧等）含量提出了要求。为了提高钢中化学成分的均匀性和钢的纯净度，减少管坯中的非金属夹杂并改善其分布形态，常常采用炉外精炼设备对钢水进行精炼，甚至采用电渣炉对管坯进行重熔精炼。 无缝钢管质量要求无缝钢管质量要求2、

3、钢管几何尺寸精度和外径； 钢管外径精度、壁厚、椭圆度、长度、钢管弯曲度、钢管端面 切斜度、钢管端面坡口角度和钝边、异型钢管的横截面尺寸1.2.1 钢管外径精度 无缝钢管的外径精度取决于定（减）径（包括张力减径）的方法、设备运转情况、工艺制度等。并且外径精度还与定（减）径机的孔型加工精度和各机架的变形量分配以及调整有关。而冷轧（抜）成型的无缝钢管外径精度与模具或轧锟孔型的精度有关。1.2.2 壁厚 无缝钢管的壁厚精度与管坯的加热质量、各变形工序的工艺设计参数和调整参数、工具质量及其润滑质量有关。钢管壁厚不均分布为横向壁厚不均和纵向壁厚不均。无缝钢管质量要求无缝钢管质量要求1.2.3 椭圆度 椭圆

4、度表示钢管的不圆度，它反映了同一横截面上钢管的最大外径和最小外径的比值。管线管对管端的外径椭圆度要求较高，以利于钢管管端的对焊连接；而机加工管对钢管的内外径椭圆度要求均严格，以利于钢管内径和外径的机械加工。1.2.4 长度 标准对钢管的长度的要求主要表现在三个方面：一是钢管通常长度（即最大及最小允许长度）；二是定（倍）尺长度；三是钢管长度的允许偏差。1.2.5 钢管弯曲度 弯曲度表示钢管的挠度。一般规定了每米钢管长度的弯曲度和钢管全长的弯曲度。1.2.6 钢管端面切斜度 表示钢管端面与钢管横截面的倾斜程度，一般在检查中，采用同一钢管端面上沿轴线相差最大的表面两点之间的距离来表示。1.2.7 钢

5、管端面坡口角度和钝边 有些用途的钢管（如管线管）在使用时需要焊接，因此，标准规定了钢管端面坡口角度和钝边的尺寸及允许偏差。 无缝钢管质量要求无缝钢管质量要求3、钢管的表面质量； 标准规定了钢管的“表面光洁”要求。但在生产过程中因各种原因所致的钢管表面缺陷多达10几种。包括：钢管的表面裂纹（裂缝）、发纹、内折、外折、扎破、内直道、外直道、离层、结疤、凹坑、凸包、麻面（麻坑）、擦伤（划伤）、内螺旋道、外螺旋道、青线、矫凹、辊印等。这些缺陷产生的原因主要一方面是由于管坯的表面缺陷或内部缺陷所带来的。另一方面是在生产过程中产生的，也即如果轧制工艺参数设计不合理，工（模）具表面不光滑，润滑条件不好，孔型

6、设计及调整不合理等都有可能导致钢管出现表面质量问题；或者管坯（钢管）在加热、轧制、热处理以及矫直过程中，如果因加热温度控制不当、变形不均匀、加热、冷却速度不合理或矫直变形量太大而产生了过大的残余应力，那么也有可能导致钢管产生表面裂纹。 无缝钢管质量要求无缝钢管质量要求4 钢管物理化学性能； 钢管的物理化学性能包括钢管常温下的力学性能、一定温度下的力学性能（热强性能或低温性能）和抗腐蚀性能（抗氧化、抗水蚀、抗酸碱等性能）。一般来讲，钢管的物理化学性能主要取决于钢的化学成分、组织结构和钢的纯净度以及钢管的热处理方式等。当然有些情况下，钢管的轧制温度和变形制度对钢管的性能也有影响。5 钢管工艺性能；

7、钢管的工艺性能包括钢管的压扁、扩口、卷边、弯曲、环拉和焊接等性能。 6 钢管金相组织；钢管的金相组织包括钢管的低倍组织和高倍组织。7 钢管特殊要求；客户要求的特殊条件。无缝钢管生产过程中的质量问题无缝钢管生产过程中的质量问题管坯质量缺陷及其预防管坯质量缺陷及其预防1、 管坯质量缺陷及预防 生产无缝钢管所用的管坯既可以是连铸圆管坯、轧（锻）制圆管坯、离心浇注圆空心管坯，也可以直接使用钢锭。在实际生产过程中，主要使用的是连铸圆主要使用的是连铸圆管坯，原因是由于连铸圆管坯成本低、表面质量好。管坯，原因是由于连铸圆管坯成本低、表面质量好。1.1 管坯的外观形状、表面质量缺陷1.1.1外观形状缺陷 对于

8、圆管坯而言，管坯的外观形状缺陷主要包括管坯的外观形状缺陷主要包括管坯的直径和椭圆度超差、端面切斜度超差等。管坯的直径和椭圆度超差、端面切斜度超差等。对于钢锭而言，管坯的外观形状缺陷主要包括因钢锭模磨损而使钢锭的形状不正确等。 无缝钢管生产过程中的质量问题无缝钢管生产过程中的质量问题管坯质量缺陷及其预防管坯质量缺陷及其预防 圆管坯直径及椭圆度超差： 一般在实际中认为管坯在穿孔时，穿孔顶头前压下率的大小与穿孔毛管内折的多少成比例关系，顶头压下率越大，利于管坯的孔腔过早形成，毛管容易产生内表面裂纹。正常生产过程中，穿孔机的孔型参数根据管坯名义直径及毛管的外径和壁厚确定。当孔型调整好后，如管坯外径超正

9、公差，顶头前压下率增大，穿孔毛管产生内折缺陷；如管坯外径超负，顶头前压下率减小，产生管坯的一次咬入点向孔喉处移动，会使穿孔过程不好实现。 椭圆度超差：管坯的椭圆度不均时，管坯进入穿孔变形区后旋转不稳定，轧辊会将管坯表面刮伤，导致毛管产生外表缺陷。 圆管坯端面切斜度超差：圆管坯端面切斜度超差：管坯穿孔毛管前端的壁厚不均。主要原因是管坯没有定心孔时，在穿孔过程中顶头与管坯端面相遇，因管坯端面存在较大的斜面，使得顶头鼻部不易对中管坯的中心而导致毛管端面的壁厚不均。 无缝钢管生产过程中的质量问题无缝钢管生产过程中的质量问题管坯质量缺陷及其预防管坯质量缺陷及其预防1.1.2表面质量缺陷（连铸圆管坯）表面

10、质量缺陷（连铸圆管坯） 管坯表面裂纹：纵裂纹、横裂纹、网状裂纹管坯表面裂纹：纵裂纹、横裂纹、网状裂纹 纵裂纹产生的原因： A.水口和结晶器不对中而产生的偏流对管坯凝固坯壳的冲刷； B.保护渣熔化性不良，液渣层过厚或过薄，导致渣膜厚薄不均,使管坯局部凝固壳过薄。 C.结晶液面波动（液面波动 10mm时，裂纹发生率位30左右）； D.钢中P和S含量。（P 0.017%,S 0.027% ,纵裂纹增大趋势）； E.钢中C在0.12%-0.17%时，纵裂纹增大趋势。 预防措施：A.保证水口和结晶器对中；B.结晶液面波动要稳定；C.采用合适的结晶锥度；D.选择性能优异的保护渣；E.采用热顶结晶器。 横裂

11、纹产生的原因：A.振痕太深是产生横裂纹的主要原因振痕太深是产生横裂纹的主要原因；B.钢中（铌、铝）含量增加，诱发原因。C.管坯在温度900700 时矫直。D.二次冷却强度太大。 预防措施：A.结晶器采用高频率、小振幅以减小铸坯内弧表面的振痕深度；B.二次冷却区采用平稳的弱冷却制度，确保矫直时表面温度大于900度。C.保持结晶液面稳定；D.采用润滑性能良好、粘度较低的保护渣。无缝钢管生产过程中的质量问题无缝钢管生产过程中的质量问题管坯质管坯质量缺陷及其预防量缺陷及其预防表面网状裂纹产生原因： A.高温铸坯吸收了结晶器的铜，而铜变成液体之后再沿奥氏体晶界渗出；B.钢中残余元素（如铜、锡等）残留再管

12、坯表面并沿晶界渗出；预防措施：A.结晶器表面镀铬以增加表面硬度；B.采用合适的二冷水量；C.控制钢中的残余元素。D.控制Mn/S值，确保Mn/S 40。 一般认为，当管坯的表面裂纹深度不超过0.5mm时，在加热过程中裂纹会被氧化掉，不会造成钢管表面裂纹。由于管坯表面裂纹在加热过程中会发生严重的氧化，经过轧制后裂纹处常伴有氧化质点、脱碳现象等。管坯结疤与重皮管坯结疤与重皮：产生原因：钢水温度过低、钢水太粘、水口堵塞、注流偏离等原因。由于管坯的表面结疤、重皮形成的钢管外折，不同于轧管时所产生的荒管结疤和外折缺陷，它具有十分明显的氧化特性，并伴有氧化质点和严重的脱碳现象，缺陷处存在氧化亚铁。管坯气孔

13、：一般在钢液浇铸过程中皮下气泡破裂形成而在管坯表面形成的一些小气孔，管坯轧制后会在钢管表面形成小飞皮。 无缝钢管生产过程中的质量问题无缝钢管生产过程中的质量问题管坯质量缺陷及其预防管坯质量缺陷及其预防管坯凹坑与沟槽：管坯凹坑与沟槽产生原因：一方面可能是铸坯在结晶过程中产生的，与结晶器的锥度太大或二冷区的不均匀冷却有关；另一方面可能是因铸坯在还没有完全冷却时，管坯表面受到机械碰伤或划伤而造成的。穿孔后在毛管表面形成折叠或结疤（凹坑），大外折（沟槽）。管坯“耳子”：主要是由于辊缝（连铸机的拉矫辊、轧钢机的轧辊）处不是封闭的，在管坯拉矫或轧制时，因拉矫辊或轧辊的压下量太大或辊缝太小。造成过多的宽展金

14、属进入辊缝产生的。穿孔后毛管表面产生螺旋状外折。 管坯表面缺陷无论是哪一种，在轧管过程中都有可能钢管表面形成管坯表面缺陷无论是哪一种，在轧管过程中都有可能钢管表面形成缺陷，严重时所轧钢管报废缺陷，严重时所轧钢管报废，因此必须加强对管坯表面质量的控制和表面缺陷的清除。只有符合标准要求的管坯方可投入轧管生产。1.2管坯的低倍组织缺陷：目视管坯的低倍组织缺陷：目视 管坯皮下气泡管坯皮下气泡：产生原因一是钢水脱氧不足，二是钢水中气体含量（尤其是氢）也是产生管坯皮下气泡的一个重要原因。这中缺陷经穿孔或轧制后在钢管外表面形成飞皮（没有规律），形状类似“指甲”状，严重时会布满钢管的外表面。该类缺陷较小而浅，

15、通过修磨可以去除。 管坯皮下裂纹管坯皮下裂纹：产生主要原因连铸圆管坯表面层的温度反复变化而发生多次的相变后形成的。一般不产生缺陷，如有是轻微外折。 管坯中间裂纹和中心裂纹：连铸圆管坯的中间裂纹和中心裂纹是造成无缝钢管钢质内折的主要原因。裂纹产生的原因十分复杂，涉及到铸坯凝固传热、穿质和应力的作用，单总的来说是受二次冷却区铸坯凝固过程控制的。 管坯疏松和缩孔管坯疏松和缩孔：主要是因铸坯在凝固过程中的超前晶粒作用，液态金属运动基于向凝固方向冷却产生收缩受阻而形成的。连铸圆管坯如带有疏松和缩孔，对斜轧穿孔的毛管质量并无太大的影响。无缝钢管生产过程中的质量问题无缝钢管生产过程中的质量问题管坯质量缺陷及

16、其预防管坯质量缺陷及其预防无缝钢管生产过程中的质量问题无缝钢管生产过程中的质量问题管坯质量缺陷及其预防管坯质量缺陷及其预防1.3管坯的显微组织缺陷管坯的显微组织缺陷：高倍或电镜 当管坯的成分和组织不均匀且产生严重偏析时，会使当管坯的成分和组织不均匀且产生严重偏析时，会使轧制后的钢管呈现严重的带状组织，从而影响钢管力轧制后的钢管呈现严重的带状组织，从而影响钢管力学性能和腐蚀性能，并使其性能不符合要求。当管坯学性能和腐蚀性能，并使其性能不符合要求。当管坯夹杂物含量太多，不仅会影响钢管的性能，而且可能夹杂物含量太多，不仅会影响钢管的性能，而且可能会使钢管在生产过程中产生裂纹会使钢管在生产过程中产生裂

17、纹。 因素：钢中的有害元素、管坯成分及组织偏析和管坯钢中的有害元素、管坯成分及组织偏析和管坯非金属夹杂物非金属夹杂物。无缝钢管生产过程中的质量问题无缝钢管生产过程中的质量问题管坯加热缺陷及其预防管坯加热缺陷及其预防2 管坯加热缺陷管坯加热缺陷 生产热轧无缝钢管，从管坯到成品钢管一般需要进行两次加热，即管坯穿孔前的加热和轧后荒管在定径前的再加热。生产冷轧钢管时，需要采用中间退火的方式来消除钢管的残余应力。尽管每次加热的目的不同，加热炉也可能不一样，但每次加热的工艺参数、加热控制等不当，管坯（钢管）就会产生加热缺陷而影响钢管质量。 穿孔前的管坯加热，目的是为了提高钢的塑性，降低钢的变形抗力，为轧管

18、提供良好的金相组织。使用的加热炉有环形加热炉、步进式加热炉、斜底式加热炉和车底式加热炉。无缝钢管生产过程中的质量问题无缝钢管生产过程中的质量问题管坯加热缺陷及其预防管坯加热缺陷及其预防 定径前的荒管再加热，目的再于升高和均匀荒管的温度，提高塑性，控制金相组织，保证钢管力学性能。加热炉主要有步进式再加热炉、连续辊底式再加热炉、斜底式再加热炉以及电感应式再加热炉。冷轧过程中的钢管退火热处理，目的是消除钢管再冷加工时所产生的加工硬化现象，降低钢的变形抗力，为钢管的继续加工创造条件。退火热处理采用的加热炉主要有步进式加热炉、连续辊底式加热炉和车底式加热炉。 管坯加热常见缺陷有：管坯（钢管）的加热不均（

19、俗称阴阳管坯加热常见缺陷有：管坯（钢管）的加热不均（俗称阴阳面）、氧化、脱碳、加热裂纹、过热和过烧等面）、氧化、脱碳、加热裂纹、过热和过烧等。无缝钢管生产过程中的质量问题无缝钢管生产过程中的质量问题管坯加热缺陷及其预防管坯加热缺陷及其预防 影响管坯加热质量的主要因素：加热温度、加热速度、加热和保温时间影响管坯加热质量的主要因素：加热温度、加热速度、加热和保温时间以及炉内气氛等以及炉内气氛等。 管坯加热温度： 主要表现为温度太低或太高，或加热温度的不均匀。温度太低，会增大钢的变形抗力，降低塑性。特别是当加热温度不能保证钢的金相组织全部转变成奥氏体晶粒时，管坯在热轧过程中，产生裂纹的趋势会增大。温

20、度过高时，管坯表面会发生严重的氧化、脱碳甚至产生过热或过烧。 管坯加热速度： 管坯加热速度的大小与管坯加热裂纹的产生密切相关，加热速度太快时，管坯容易产生加热裂纹。主要原因是：当管坯表面的温度升高时，管坯内部的金属与表面的金属产生了温差，导致金属热膨胀不一致而产生热应力，一旦此热应力超过材料的断裂应力，就会产生裂纹；管坯的加热裂纹即可能存在于管坯的表面，也可能存在内部，当带有加热裂纹的管坯进行穿孔时，容易在毛管内、外表面形成裂纹或折叠。预防促使：当管坯进入加热炉后尚处于低温时，采用较低的加热速度，随着管坯温度的升高，加热速度便可以随之提高。 无缝钢管生产过程中的质量问题无缝钢管生产过程中的质量

21、问题管坯加热缺陷及其预防管坯加热缺陷及其预防 管坯加热时间和保温时间： 管坯加热时间和保温时间的长短与加热缺陷（表面氧化、脱碳、晶粒度粗大、过热甚至过烧等）有关。一般来讲，若管坯在高温下的加热时间管坯在高温下的加热时间越长越长，则越容易造成表面的严重氧化、脱碳、过热甚至过烧等，严重时越容易造成表面的严重氧化、脱碳、过热甚至过烧等，严重时造成钢管报废造成钢管报废。预防措施：A.确保管坯加热均匀并全部转变成奥氏体组织；B.碳化物应溶入奥氏体晶粒中；C.奥氏体晶粒不能粗大不能出现混奥氏体晶粒不能粗大不能出现混晶晶；D.加热后管坯不能产生过热或过烧。 总之，为提高管坯的加热质量，预防加热缺陷，在制定管

22、坯加热工艺制定管坯加热工艺参数时，一般遵循以下要求参数时，一般遵循以下要求：A.A.加热温度准确，以保证穿孔过程在管坯加热温度准确，以保证穿孔过程在管坯可穿性最好的温度范围内进行；可穿性最好的温度范围内进行；B.B.加热温度均匀，力求使管坯沿纵向和加热温度均匀，力求使管坯沿纵向和横向的加热温差不大于横向的加热温差不大于1010；C.C.金属烧损少，在加热过程中应防止管金属烧损少，在加热过程中应防止管坯产生过氧化、表面裂纹、粘接等。坯产生过氧化、表面裂纹、粘接等。D.D.加热制度合理，应做好加热温度、加热制度合理，应做好加热温度、加热速度和加热时间（保温时间）的合理配合，以防止管坯产生过热甚加热

23、速度和加热时间（保温时间）的合理配合，以防止管坯产生过热甚至过烧。至过烧。 无缝钢管生产过程中的质量问题无缝钢管生产过程中的质量问题荒管加热缺陷及其预防荒管加热缺陷及其预防3 荒管加热缺陷及其预防 经轧管机轧制后的荒管，一般不能保证其温度的均匀一致，也难以满足荒管终轧温度的要求。因此，需要在定径前对其金相再加热。加热炉主要有步进式再加热炉、连续辊底式再加热炉、斜底式再加热炉以及电感应式再加热炉。 荒管在加热过程中所产生的主要质量缺陷，包括荒管的加热不均、加热温度太高或太低、金相组织不合理、表面严重氧化和脱碳、过热或过烧以及管体在加热炉中的机械擦伤等。 荒管加热不均荒管加热不均：一般来讲，荒管从

24、轧机轧出后均存在头尾温差。轧机轧制速度越慢，轧制时间就越长，荒管头尾温差就越大（反映再周期轧管机组最为明显） 。当带有头尾温差的荒管进入再加热炉后，如果加热时间不够，则温差难以消除。另一种情况是如果再加热炉的炉膛较宽，加之烧嘴供热不均时，也容易产生荒管纵向温差。而当荒管壁厚越厚，加热时间越短，这种温度的不均匀更严重。为保证荒管加热温度的均匀性，就应确保荒管加热时间和炉内供热及炉内气氛的均匀性，另外应选择核实的烧嘴型式。无缝钢管生产过程中的质量问题无缝钢管生产过程中的质量问题荒管加热缺陷及其预防荒管加热缺陷及其预防 钢管显微组织不合理钢管显微组织不合理：定径后不需要再进行热处理的钢管，其性能是通

25、过荒管定径前的再加热和定径后的冷却制度来实现其性能的。如果荒管的再加热温度和加热时间不合适，就有可能出现如奥氏体晶粒度大小不一，或钢中的碳化物没有完全进入奥氏体晶粒中等情况，由此会造成荒管的显微组织不合理而影响钢管的性能。 荒管表面氧化及脱碳荒管表面氧化及脱碳：荒管再加热过程中，经常出现的一种缺陷是表面严重氧化（氧化铁皮较厚时，定（减）径后的钢管会产生麻面）、脱碳。消除钢管麻面和表面严重脱碳的有效办法是保证炉内气氛呈弱还原性，按照加热工艺要求，控制好加热时间和温度，再不造成荒管缺陷的前提下，应采用较快的加热速度和较短的加热时间。 荒管表面擦伤荒管表面擦伤：主要是因荒管在步进式在加热炉的出炉辊道

26、上，或在螺旋杆推进式在加热炉的螺旋杆上与出炉辊道或螺旋杆发生相对滑动而产生的。目前没有完全消除荒管表面擦伤的办法，主要采用以下几点减轻擦伤：A.将出炉辊道和螺旋杆表面镀层，提高表面硬度和光洁度；B.采用耐高温和合金钢来制作辊道和螺旋杆；C.采用辊道内冷水技术；无缝钢管生产过程中的质量问题无缝钢管生产过程中的质量问题钢管热处理缺陷及其预防钢管热处理缺陷及其预防4 钢管热处理缺陷及其预防 无论采用正火、退火、回火、淬火以及其它工艺热处理工艺，钢管在热处理时都需要经过加热、保温和冷却等基本过程，这些过程中都可能使钢管产生缺陷。钢管热处理缺陷主要包括钢管的组织性钢管热处理缺陷主要包括钢管的组织性能不合

27、格、尺寸超标、表面裂纹、擦伤、严重氧化、脱碳、过热或过烧能不合格、尺寸超标、表面裂纹、擦伤、严重氧化、脱碳、过热或过烧以及在保护气体热处理时钢管表面氧化等缺陷。以及在保护气体热处理时钢管表面氧化等缺陷。 钢管组织性能不合格钢管组织性能不合格：在热处理时，常因钢管的加热温度不正确、或保温时间不合理、冷却速度太快或太慢等因素使钢管的性能不符合要求。对此，一是在制定加热工艺时，应充分考虑钢中的合金元素、钢管的加热温度、原始组织和尺寸对钢的奥氏体变化的影响。二是根据铁碳平衡图制定钢管热处理加热温度。三是明确热处理方式、加热温度、回火温度和冷却速度。工艺方案制定后需经小批量生产验证后才能量产。 无缝钢管

28、生产过程中的质量问题无缝钢管生产过程中的质量问题钢管热处理缺陷及其预防钢管热处理缺陷及其预防 钢管尺寸不合格钢管尺寸不合格：钢管热处理后，在某些情况下尺寸会发生明显的变化，包括外径、椭圆度以及弯曲度的变化。外径、椭圆度以及弯曲度的变化。 外径的变化常发生在淬火工艺，因钢管淬火后，主要组织变成了马氏体和贝氏体，因组织的变化带来体积的变化使得钢管的外径增大。为减少外径变化，常在回火工序后增设定径工序。 椭圆度的变化通常发生在钢管的端部，主要是大口径薄壁钢管在长时间的高温加热时造成的。对于防止椭圆度的变化主要时保证加热制度的合理性。有时即使加热制度合理，一旦D/S值太大，也会产生钢管“烧塌”，而使端

29、部出现“不圆”，在此情况下，只要能保证钢管边加热边旋转，即可预防。 影响弯曲因素很多，主要包括钢管加热和冷却不均，特别是钢管淬火时沿纵向或横向各部分的冷却速度不一致等。一般来讲，发生弯曲的钢管可以通过矫直机进行矫直来消除。无缝钢管生产过程中的质量问题无缝钢管生产过程中的质量问题钢管热处理缺陷及其预防钢管热处理缺陷及其预防 钢管表面裂纹钢管表面裂纹：钢管在热处理过程中，过大的温度应力会使钢管产生表面裂纹。主要原因是因加热速度或冷却速度太快而造成的。 合金厚壁钢管在加热时，如果炉内温度太高，钢管进炉后会遭遇高温快速加热，此时容易在钢管表面和内部金属之间造成较大的温差而产生温度应力，当该应力达到材料

30、的抗拉强度极限时，钢管表面就出现裂纹。 由于淬火工艺决定，钢管金相淬火处理时产生表面裂纹的几率相对比较高。当钢管存在非金属夹杂物、成分及组织偏析时，钢管产生淬火裂纹的可能性会增大。 为了减轻钢管的热处理裂纹，一方面应根据钢种来制定钢管的加热制度和冷却制度，选用合适的淬火介质；另一方面应尽快对经过淬火的钢管进行回火或退火以消除其内应力。无缝钢管生产过程中的质量问题无缝钢管生产过程中的质量问题钢管热处理缺陷及其预防钢管热处理缺陷及其预防 钢管表面擦伤和碰伤钢管表面擦伤和碰伤：主要是钢管在加热炉中加热时或加热后，在淬火装置中或在辊道输送过程中，与其相接触的工具、工件之间发生的没查或碰撞而在钢管表面形

31、成的缺陷。对此缺陷的产生预防，在保证加热设备的正常运行情况下，尽可能减少钢管与工件、工具及辊道之间的相对滑动速度，减少相互之间碰撞的机会。 总之，热轧无缝钢管无论是管坯穿孔前的加热，还是轧后荒管在定（减）径前的在加热，或是冷轧（拔）钢管的中间退火，只要加热工艺参数设计和控制不当，管坯（钢管）就会产生诸如加热不均、氧化、脱碳、加热裂纹、过热或过烧等质量缺陷，最终影响到钢管的质量。因此必须加强管坯（钢管）加热各环节的质量控制。无缝钢管生产过程中的质量问题无缝钢管生产过程中的质量问题穿孔毛管质量缺陷及其预防穿孔毛管质量缺陷及其预防 5 穿孔毛管质量缺陷及其预防穿孔毛管质量缺陷及其预防 穿孔是热轧无缝

32、钢管变形的第一道工序，也是最重要的变形工序之一，其作用是将实心管坯穿制成空心毛管，按照管坯穿孔过程中的变形特点，分为纵轧穿孔和斜轧穿孔两种。无论采用那种穿孔，都可能产生质量缺陷。一类是由管坯本身的缺陷或管坯在加热过程中的缺陷，管坯经过穿孔后缺陷进一步扩展；另一类是穿孔工序中产生的，是由于穿孔工艺参数设计或调整不正确、穿孔工具形状不合理、穿孔工具表面存在质量缺陷等原因造成的。不同的穿孔机和不同的穿孔方式，所产生毛管的质量缺陷的原因不完全相同。穿孔毛管质量缺陷主要有：毛管的壁厚不均、内直道、外直道、表面结疤和划伤、内折、外折和离层等。无缝钢管生产过程中的质量问题无缝钢管生产过程中的质量问题穿孔毛管

33、质量缺陷及其预防穿孔毛管质量缺陷及其预防5.1纵轧穿孔工艺与质量缺陷及其预防纵轧穿孔工艺与质量缺陷及其预防 纵轧穿孔包括压力冲孔和推轧穿孔，有该种穿孔工艺带来的缺陷与工艺本身固有的缺陷、穿孔工具质量以及操作不当等因素有关，主要包括冲（穿）孔坯的壁厚不均、内直道、外直道、表面划伤等。 冲（穿）孔坯的壁厚不均：冲（穿）孔坯的壁厚不均：主要原因一是这种冲（穿）孔工艺本身就容易造成冲（顶）杆的中心线偏离管坯中心线，从而使冲（顶）出的冲（穿）孔坯的内孔发生偏心；二是在巨大的冲孔力（后推力）的作用下，连接冲头（顶头）的冲杆（顶杆）会发生弯曲，其尾端也会产生的偏壁； 预防措施：A.应保证管坯加热均匀，防止严

34、重烧损，以消除因管坯加热质量不高而带来的冲（穿）孔坯壁厚不均；B.尽可能使用管坯的中心线与冲杆（顶杆）中心线重合；C.防止冲杆（顶杆）弯曲，发现弯曲应及时更换。 冲（穿）孔坯内外直道：冲（穿）孔坯内外直道：主要是由于冲头（顶头）在与管坯内表面发生相对运动中，对内表面刮伤而形成的。为了预防冲（穿）孔坯产生内、外直道缺陷，应加强对冲头（顶头）、冲模（轧辊）的冷却，一旦发现冲头（顶头）、冲模（轧辊）粘钢，要及时修磨和更换。无缝钢管生产过程中的质量问题无缝钢管生产过程中的质量问题穿孔毛管质量缺陷及其预防穿孔毛管质量缺陷及其预防5.2斜轧穿孔工艺与质量缺陷及其预防斜轧穿孔工艺与质量缺陷及其预防 斜轧穿孔

35、工艺在无缝钢管生产中应用最为广泛的，是德国曼内斯曼兄弟1883年发明的。斜轧穿孔机包括二辊式斜轧穿孔机和三辊式斜轧穿孔机。管坯斜轧穿孔所产生的毛管质量缺陷主要包括毛管的内折、外折、壁厚不均和表面擦伤等。 毛管内折：毛管是斜轧穿孔中最容易发生的缺陷，它与管坯的穿孔性能、穿孔的孔型机穿孔工艺参数的调整和穿孔顶头的质量有十分密切的关系。内折影响毛管内折因素：一是顶头前压下量（率）、压缩次数；二是孔型形状；三是顶头表面质量。 毛管外折：毛管外折大多是因为管坯的表面缺陷所造成的，他是管坯在斜轧穿孔时容易造成的另一种表面质量缺陷。影响毛管外折因素：A.管坯塑性和穿孔变形量；B.管坯表面缺陷；C.穿孔工具质

36、量和孔型形状；无缝钢管生产过程中的质量问题无缝钢管生产过程中的质量问题穿孔毛管质量缺陷及其预防穿孔毛管质量缺陷及其预防毛管壁厚不均：有横向壁厚不均和纵向壁厚不均，斜轧穿孔时，最有横向壁厚不均和纵向壁厚不均，斜轧穿孔时，最容易发生横向壁厚不均。容易发生横向壁厚不均。影响毛管横向壁厚不均的主要因素有：影响毛管横向壁厚不均的主要因素有：管坯的加热温度、管端定心及穿孔机的孔型调整和工具形状等管坯的加热温度、管端定心及穿孔机的孔型调整和工具形状等。毛管表面擦伤：毛管表面擦伤：对穿孔毛管表面质量的要求，虽不像轧管机和定径对穿孔毛管表面质量的要求，虽不像轧管机和定径机对钢管表面质量的要求那么严格，但毛管严重

37、的表面擦伤也会机对钢管表面质量的要求那么严格，但毛管严重的表面擦伤也会影响钢管的表面质量。影响钢管的表面质量。影响毛管表面擦伤因素：主要是穿孔工具影响毛管表面擦伤因素：主要是穿孔工具或穿孔机出口辊道表面发生了严重磨损、不光滑或辊道不转等原或穿孔机出口辊道表面发生了严重磨损、不光滑或辊道不转等原因。为了防止因穿孔工具的表面缺陷对毛管表面产生擦伤，应加因。为了防止因穿孔工具的表面缺陷对毛管表面产生擦伤，应加强穿孔工具（导筒及料槽）的检查和修磨。强穿孔工具（导筒及料槽）的检查和修磨。无缝钢管生产过程中的质量问题无缝钢管生产过程中的质量问题轧管质量缺陷及其预防轧管质量缺陷及其预防6 轧管质量缺陷及其预

38、防轧管工序是确定无缝钢管壁厚的主要工序，其作用是对穿孔毛管进行减壁。产生的缺陷主要有：荒管的壁厚不均、表面裂纹、麻坑、擦伤、轧折、扎破（拉断）等。6.1自动轧管质量缺陷 自动轧管机轧制毛管时，所产生的荒管质量缺陷包括：荒管壁厚 不均、荒管“耳子”和轧折、荒管内表面直道及麻坑、荒管表面裂 纹及擦伤等缺陷。 荒管壁厚不均：自动轧管机轧管时所产生的主要质量缺陷，除了与毛管壁厚的不均匀性和毛管温度的不均匀性有关外，还与轧管机本身的结构型式、轧辊孔型形状、变形量、顶头形状以及操作技术等因素有关。 荒管“耳子”和轧折：主要是因变形量分配不合理、孔型形状不正确、工具磨损等原因造成的。凡是不利于毛管轴向延伸而

39、促使金属横向宽展的条件均容易造成荒管产生“耳子”和轧折。无缝钢管生产过程中的质量问题无缝钢管生产过程中的质量问题轧管质量缺陷及其预防轧管质量缺陷及其预防荒管内表面直道及麻坑：内直道是自动轧管机常易出现的荒管内表面质量缺陷，也是较难解决的问题。多数情况下，荒管内直道是轻微的，不至于使钢管变成废品。 内直道是存在于荒管内表面沿轴向的直线状划伤，主要在毛管减壁区产生的。顶头的表面状态、毛管内壁的氧化铁皮、变形量的分配以及润滑条件等均与荒管内直道有关。向毛管内孔喷射润滑剂以提高顶头的润滑效果，可以减少轧制压力，减轻顶头的磨损，避免顶头粘钢，从而可以减少荒管内直道的发生。 内麻坑表现为荒管内表面某一区域

40、 内存在凹坑不平整。主要是因为毛管内表面众多的氧化铁皮没有吹干净，也可能是因防氧化剂或润滑剂潮湿、结块后堆积在毛管内表面的某一区域内所致。为了减少荒管的内麻坑，应适当调整除氧化铁皮装置所用风嘴的角度并保证有足够的风压，以便将氧化铁皮彻底清除干净。荒管表面裂纹及擦伤：荒管表面产生的裂纹有两类，一类是毛管本身带来的，一类是在自动轧管工序中产生的。当变形量太大、或变形量分配不合理、或孔型调整不当及轧制工具表面磨损比较严重时，均会产生表面裂纹。凡是减少荒管壁厚不均及减小金属不均匀变形的措施，均有利于减少荒管的表面裂纹。荒管的表面擦伤是因变形工具表面不光洁，或是因荒管与荒管表面相接触的工件之间发生相对运

41、动而产生的。为了减少荒管的表面擦伤缺陷，应加强对轧管工具及工件的检查与调整。无缝钢管生产过程中的质量问题无缝钢管生产过程中的质量问题轧管质量缺陷及其预防轧管质量缺陷及其预防6.2周期轧管质量缺陷 周期轧管机轧制的荒管缺陷一类是毛管本身带来的，一类是在自扎管工序中产生的。产生的缺陷包括：壁厚不均（横向壁厚不均、纵向壁厚不均和跑壁厚等）、表面缺陷（表面擦伤、内外结疤、内直道、裂纹、内麻坑等）、轧折（轧折、扎破、“娃娃口”等） 荒管壁厚不均：是周期轧管机轧管所产生的主要质量缺陷，有横向壁厚不均、纵向壁厚不均、凸包状壁厚不均和“竹节”状壁厚不均。影响荒管壁厚不均因素：A.轧辊孔型形状；B.工艺参数；C

42、.轧管工具；D.操作技术； 荒管表面缺陷：主要是荒管的表面擦伤、内直道、内麻坑、内外结疤、荒管轧折（横向轧折、纵向轧折）等； 荒管的表面擦伤主要是芯棒和轧辊表面缺陷造成的荒管内、外表面擦伤，以及轧管机后导槽对荒管表面的擦伤。内直道是由于芯棒表面粘钢、严重磨损、“掉肉”或毛管内表面残存有坚硬的氧化铁皮、铁屑，在轧制过程中划伤毛管的内表面而形成的荒管直线状沟痕。为了减少荒管表面擦伤和内直道缺陷，应保证芯棒和轧辊表面光滑，并加强对轧辊的冷却和芯棒的润滑。 荒管轧折主要分为由变形金属因轴向流动受阻而被堆积道荒管表面所造成的横向轧折和由宽展金属在轧辊辊缝处形成“耳子”造成的纵向轧折。 对于周期扎管产生的

43、质量缺陷，首先应保证毛管的质量，并加强对工具质量的控制，重视轧辊的孔型设计与工艺参数的调整，提高扎管机的调整和操作水平。无缝钢管生产过程中的质量问题无缝钢管生产过程中的质量问题轧管质量缺陷及其预防轧管质量缺陷及其预防6.3连轧管质量缺陷连轧管质量缺陷 连轧管机的显著特点是生产能力大，生产效率高。所轧制的荒管长度长，产品质量好，规格范围广。但是投资大，相关技术要求多且自动化程度高。连轧荒管质量缺陷主要包括：荒管壁厚不均、表面缺陷和轧折（含拉凹）等。 拉凹产生的原因：毛管的加热温度不均会加大荒管的不均匀变形，容易拉凹产生的原因：毛管的加热温度不均会加大荒管的不均匀变形，容易造成荒管拉凹、轧破。荒管

44、径壁比造成荒管拉凹、轧破。荒管径壁比D/SD/S值越大，荒管的管壁发生拉伸变形值越大，荒管的管壁发生拉伸变形所需的拉力就越小，产生拉凹、轧破的可能性就越大。预防拉凹的产生所需的拉力就越小，产生拉凹、轧破的可能性就越大。预防拉凹的产生主要是加强连轧管机轧制工艺参数和孔型的调整等措施主要是加强连轧管机轧制工艺参数和孔型的调整等措施。6.4斜轧管质量缺陷斜轧管质量缺陷 毛管斜轧的缺陷一类是毛管本身带来的，一类是在自轧管工序中产生的。产生的缺陷与斜轧机的孔型形状及调整、变形工艺参数及调整、工具质量、芯棒润滑条件等有关系。产生的缺陷有：表面缺陷、壁厚不均、扭转和头、尾形状不规则等。为了防止斜轧过程中所产

45、生的荒管质量缺陷，荒管质量缺陷，不仅要改善管坯的钢质，提高管坯的加热质量和穿孔质量，不仅要改善管坯的钢质，提高管坯的加热质量和穿孔质量，确保穿孔毛确保穿孔毛管质量，消除毛管表面存在的轧折、裂纹、凹坑、结疤等缺陷，此外还管质量，消除毛管表面存在的轧折、裂纹、凹坑、结疤等缺陷，此外还必须合理设计孔型、优化变形工艺参数，按照工艺参数精心调整孔型，必须合理设计孔型、优化变形工艺参数，按照工艺参数精心调整孔型，保证轧管工具质量并改善工具的润滑条件等。保证轧管工具质量并改善工具的润滑条件等。无缝钢管生产过程中的质量问题无缝钢管生产过程中的质量问题钢管定（减）径质量缺陷及其预防钢管定（减）径质量缺陷及其预防

46、7 7 钢管定（减）径质量缺陷及其预防钢管定（减）径质量缺陷及其预防 钢管定（减）径的目的是将直径较大的荒管，定（减）径到直径较小的成品钢管，并保证钢管的外径和壁厚尺寸及其偏差符合相关技术要求。钢管定（减）径时产生的质量缺陷主要包括:钢管几何尺寸超差、钢管几何尺寸超差、定（减）定（减）径径“青线青线”、“指甲印指甲印”、结疤、擦伤、麻面、内凸、内方等、结疤、擦伤、麻面、内凸、内方等。 钢管几何尺寸超差钢管几何尺寸超差 ：钢管的几何尺寸超差，主要是指经过定(减)径后的钢管，其外径、壁厚或椭圆度未达到相关标准所规定的尺寸及其偏差要求。 钢管外径及椭圆度超差： 主要原因有：定(减)径机的轧辊装配及孔

47、型调整不当、变形量分配不合理、定(减)径辊的加工精度差或磨损严重、荒管温度过高或过低以及轴向温度不均等造成的。主要反映在孔型形状和轧辊装配、荒管的减径量和荒管加热温度等。 钢管壁厚超差钢管壁厚超差：荒管经定(减)径后产生的钢管壁厚超差，主要表现为钢管的壁厚不均和内孔不圆，主要受荒管的壁厚精度、孔型形状及孔型调整、定(减)径时的张力和荒管减径量的大小以及荒管加热温度等因素的影响。无缝钢管生产过程中的质量问题无缝钢管生产过程中的质量问题钢管定（减）径质量缺陷及其预防钢管定（减）径质量缺陷及其预防 钢管钢管“青线青线”与与“指甲印指甲印” ：钢管：钢管“青线青线”是由于定是由于定( (减减) )径机

48、某一机架径机某一机架或几个机架中的的轧辊相互错位，造成孔型不或几个机架中的的轧辊相互错位，造成孔型不“圆圆”，致使某一轧辊的，致使某一轧辊的边缘切入钢管的表面一定深度内而形成的边缘切入钢管的表面一定深度内而形成的。 “青线”以一条或多条的形式贯通在整支钢管的外表面。“指甲印”是因轧辊的辊沿与轧槽其他部位的线速度存在一定的差异，造成轧辊的辊沿粘钢进而划伤钢管表面而产生的。此缺陷沿管体纵向分布，其形貌呈短弧形，类似“指甲”状，故称“指甲印。“青线”和“指甲印”严重时可致钢管判废。为了消除钢管表面的“青线”和“指甲印”缺陷，必须保证定(减)径轧辊的硬度，并保持其良好的冷却。在设计轧辊孔型或调整轧辊孔

49、型时，要保证合适的孔型侧壁开口角和轧辊辊缝值，防止孔型错位。此外，还应适当控制单架孔型的压下量，避免因轧制低温荒管时，荒管在孔型内过分宽展而使金属挤入轧辊的辊缝以及因轧制压力过大而损坏轴承。实践表明，采用张力减径工艺有利于限制金属的横向宽展，对于减少钢管“青线”、“指甲印”缺陷有十分积极的作用。 无缝钢管生产过程中的质量问题无缝钢管生产过程中的质量问题钢管定（减）径质量缺陷及其预防钢管定（减）径质量缺陷及其预防 钢管结疤：钢管结疤以不规则形式分布于管体的表面。结疤主要是因定(减)径辊表面粘钢而造成的。它与轧辊的硬度和冷却状况、孔型的深度以及荒管定(减)径量等因素有关。改进轧辊的材质，提高轧辊的

50、辊面硬度，保证良好的轧辊冷却条件，减少荒管定(减)径量以及减小轧辊表面与金属表面的相对滑动速度等措施有利于减少轧辊粘钢的机会。一旦发现钢管有结疤，应根据其缺陷的形状及分布状况，查找产生结疤的所在机架，并对粘钢的轧辊部位进行检查、清除或修复，不能清除或修复的轧辊应及时更换。 钢管擦伤：钢管擦伤主要是因定(减) 径机架间的“耳子”和入口导筒或出口导筒等表面粘钢、擦挂并伤及了运动中的钢管表面而产生的。一旦发现钢管表面擦伤，应及时检查导筒是否有粘钢或其他附着物，或清除定(减)径机架间的铁“耳子”。 钢管外麻面：钢管外麻面的产生是由于轧辊表面磨损而变得粗糙，或荒管温度过高而使其表面氧化铁皮过厚，但又没有