無縫鋼管常見缺陷產生原因分析及對在線無損檢測的影響

方華軍

摘 要：隨著我國工業突飛猛進的發展，無縫鋼管的產量在全球所占的比重不斷增長，對發展國民經濟所起的作用日益突出。近幾年，我國鋼管行業陸續建成部分鋼管機組，無縫鋼管的質量問題日漸突出，且隨著軋管生產技術的不斷發展、進步，質量問題的表現形式與種類也出現了較大變化，因此，本文對無縫鋼管常見缺陷、產生原因進行深入分析，以探求較為準確的在線無損檢測方法。

關鍵詞：無縫鋼管；缺陷；產生原因；在線無損檢測

中圖分類號：TP274.53 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）01-0111-02

近幾年，我國鋼管行業正處于一個迅速發展的階段，為加快鋼管行業的發展步伐，需對產品質量缺陷進行一個全面、正確的認識，且應根據產品質量缺陷類型提出準確率較高的檢驗方法。本文對無縫鋼管的常見缺陷、無縫鋼管常見缺陷的產生原因及在線無損檢測方法進行分析，以促進我國鋼管行業的發展。

1 無縫鋼管常見缺陷

1.1 外表面缺陷

（1）折疊缺陷無規律分布。宏觀特征：若連鑄坯表面的局部有保護渣殘存，則軋管的外表面會出現較深的折疊缺陷，且呈縱向分布，表面的部分位置還會出現“掉塊”現象，出現“掉塊”的部位會有深灰色的塊狀物露出。微觀特征：軋管的折疊深度約為0.5～1mm，分布的折疊方向為40°～60°。（2）大折疊缺陷縱向分布。宏觀特征：連鑄坯的表面出現裂紋缺陷與大折疊缺陷，且呈縱向分布。微觀特征：無縫鋼管表面大多數的折疊深度約為1～10mm，折疊中含有氧化鐵，折疊的四周與中間未夾雜其它缺陷，折疊四周存在較為嚴重的氧化脫碳。（3）小裂紋缺陷。宏觀特征：對無縫鋼管進行探傷時管體的外壁存在肉眼無法觀察到的表面缺陷，對其進行修磨后肉眼可觀察到小裂紋缺陷呈縱向分布。微觀特征：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。宏觀特征：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。微觀特征：無縫鋼管的橫截面外壁可見深度<1mm的劃痕，呈凹溝狀，對其進行熱處理，管子的凹溝邊緣存在氧化脫碳。（5）結疤缺陷。宏觀特征：無縫鋼管的外表面部分位置出現淺凹坑缺陷，大小不一、面積不等。微觀特征：凹坑四周無氧化脫碳、聚集夾雜現象；在高溫狀態下凹坑四周組織受力擠壓，會有塑性流變特征產生。（6）淬火裂紋。宏觀特征：對無縫鋼管進行調質熱處理，其外表面出現縱向細裂紋，分布在寬度一定的條帶上。微觀特征：在無縫鋼管的管體橫截面的外壁上，可見細小裂紋，且長短不一，與外表面垂直。

1.2 內表面缺陷

（1）凸包缺陷。宏觀特征：無縫鋼管的內壁有隨機分布的縱向小凸包缺陷出現，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壁凸包兩側的尾部、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：無縫鋼管橫截面內壁的劃痕呈深1～2cm的凹溝形狀，凹溝邊緣氧化脫碳現象未出現，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定徑過程中由于定徑擠壓而出現的微裂紋[1]。

2 無縫鋼管常見缺陷產生原因分析

（1）折疊缺陷無規律分布產生原因。保護渣粘度不合適、鋼液旋渦出現明顯異常或結晶器的振動頻率異常均會造成卷渣。保護渣大多存在連鑄坯皮下局部或表面區域，因此一支軋管的局部區域可能出現裂紋或折疊缺陷。（2）大折疊缺陷縱向分布產生原因。開澆爐的澆鑄溫度較高，結晶器的液面出現較大波動，從而會造成連鑄坯的表面出現縱向裂紋。由于鑄坯的表面有裂紋縱向缺陷，在環形加熱爐（1280℃）中加熱鑄坯兩個小時，高溫加熱時裂紋部分嚴重氧化脫碳，軋管過程無法軋合，從而會使軋管表面出現較深的折疊缺陷。（3）小裂紋缺陷產生原因。環形爐中無縫鋼管的加熱溫度較高、保溫時間較長，從而導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度較低的鐵素體，當軋管運行時容易導致擱傷或劃傷，從而會使管子表面部分嚴重脫碳的薄弱部位在后續軋管過程中出現小裂紋缺陷。（4）直線型缺陷產生原因。在軋制時溫度過低，減徑機與定徑機出現孔型錯位，輥子的表面粘鋼，連軋機輥面磨損過度均會導致在高溫行進的過程中無縫鋼管表面被劃傷，造成直線型缺陷。（5）結疤缺陷產生原因。一、使用高壓水進行除磷操作時，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過程中壓入管子表面，從而形成結疤，對其進行熱處理后，結疤大部分會脫落，導致表面凹坑缺陷產生。二、有異物，如金屬等附著在孔型表面上，導致孔型表面有凸塊形成，在鋼管表面出現凹坑。（6）淬火裂紋產生原因。因為保護渣中含有較多碳粉含量，結晶振動出現異常而卷渣，導致連鑄坯局部出現增碳現象。在對無縫鋼管進行熱處理時，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，由于組織轉變具有不同時性，會有較大的組織應力產生，一旦應力超過無縫鋼管開裂的界限，則會有淬火裂紋產生于高碳馬氏體部位。（7）凸包缺陷產生原因。在連鑄坯芯部有大型復合氧化物偏聚，大型夾雜物會在軋管與穿孔過程中軋成長條狀夾層，由于鋼基體與夾雜物夾層具有不同變形性，會導致軋管在最后的減徑與定徑過程中無縫鋼管的內壁夾層部位基體被擠壓，從而會有凸包狀缺陷在無縫鋼管的內表面產生。（8）直道型缺陷產生原因。1）當管坯的軋制溫度與加熱溫度較低時，頂桿或頂頭容易粘結金屬從而會導致無縫鋼管的內表面被劃傷。若頂頭錐角太小、頂頭嚴重磨損、頂桿彎曲會導致頂頭偏斜，使內表面擦傷。2）若芯棒嚴重磨損，無縫鋼管的內表面容易在軋管過程中劃傷。3）石墨潤滑劑含有較多雜質，會導致無縫鋼管內表面在軋管過程中劃傷。

3 在線無損檢測方法探討

針對無縫鋼管存在的缺陷可采用漏磁檢測法、超聲波檢測法、渦流探傷檢測法等。

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行檢測，在檢驗過程中應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原理對無縫鋼管進行檢測。在使用超聲波檢測法進行檢測時，首先需在無縫鋼管內部激發一束超聲波，該束超聲波會在無縫鋼管的管材內部傳播。若超聲波出現反射，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部產生一系列變化，對這些信息使用探傷儀進行處理，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，不適用于快速生產的生產線，因此，多在詳細檢驗較高質量的無縫鋼管時才適用該種檢測方法[2]。

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，進行檢測時會在無縫鋼管的端部出現檢測盲區，檢測盲區的長度約為200mm。該檢測設備的主要形式有點式探頭與穿過式探頭兩種。其中點式探頭在進行檢測時是以螺旋形式向前運動的，但檢測效率低、檢驗時間長。穿過式探頭不僅檢驗設備簡單、檢驗速度快，且靈敏度高。因此，渦流探傷檢測法的應用最為廣泛。

4 結語

鋼管行業產品質量是否存在缺陷是評價該項產品質量是否達標的重要衡量標準。綜合所述，目前我國無縫鋼管主要存在外表面缺陷與內表面缺陷兩種類型，與國際鋼管行業的發展仍存在較大差距，為促進鋼管檢測技術檢驗準確率的提高，鋼管行業應大力投入人力與物力，以縮小發展差距。

參考文獻：

[1]李海英，伍向榮.淺談熱軋無縫鋼管質量缺陷的檢測方法[J].電子制作，2013（4）：22.

[2]左建國.組合無損檢測技術及其在無縫鋼管在線自動檢驗中的應用[J].鋼鐵，1999（06）：60-64.