无缝钢管送检要求(不锈钢无缝管质量控制要点)

Posted 2023-05-28

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无缝钢管送检要求(不锈钢无缝管质量控制要点)

不锈钢无缝钢管广泛用于高压、低温和耐腐蚀环境管系，力学性能、工艺性能和耐腐蚀性是衡量钢管质量的三项重要指标，也是确保船舶安全航行的重要保证。在实船应用中，某不锈钢化学品船，在首航后发现甲板货物管系存在泄漏，经压力试验发现有10 余处孔状泄漏。某乙烯船用货罐制造过程中，发现多处罐头穿舱管内表面质量问题，包括内壁麻点和表面裂纹。那么这些问题如何才能从根本上解决呢? 根据不锈钢无缝管生产流程图(图1)，圆钢钢坯经穿孔、冷拔/冷轧、固溶、校直、酸洗等主要工序制成无缝钢管，各个制管环节相辅相成，特别是对原材料和中间品的质量控制，是确保成品管化学成分、表面质量、力学性能、工艺性能和耐腐蚀性能等指标符合规范和标准的重要保障。

1、控制原材料品质

生产无缝钢管所用的原材料主要是连铸圆管坯、轧(锻)制圆钢，确保钢坯质量是把好钢管质量的第一道关，主要包括炼钢水平、浇注和冷却工艺，以及成形质量。首先是提高炼钢水平，需降低有害元素和气体(氮氢氧)，提高成分的均匀性和纯净度，减少非金属夹杂物，同时改变其分布形态都是关键。钢坯的成分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，从而降低钢管力学性能和腐蚀性能，甚至不合格。非金属夹杂物(如硫化物和氧化物、硅酸盐)被压成薄片，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(图1)。其次，完善浇注和冷却工艺，减少皮下气泡、皮下裂纹、疏松和缩孔也不能忽视，因为这些缺陷无论是哪一种，在穿孔和轧管过程中都有可能造成缺陷，有的缺陷在使用后放大，缩短了产品使用寿命；严重时在中间品就直接报废，如内折(图2)。此外，钢坯的外形偏差，如直线度、直径和椭圆度，这都将直接影响到穿孔质量，造成荒管质量缺陷。

图1 夹杂物引起的裂纹

图2 中心疏松引起的内折

因此，认可时不仅需要关注炼钢设备及工艺，更要进行延伸至无缝钢管的试验，通过这样的认可过程来确定钢坯出厂检验的检验项目、取样数量和验收标准，特别是规范和指南中没有明确但又需要重点关注的质量项目，如低倍和微观组织的检测。

2、确保热炉温控准确性和均匀性

无缝钢管制造中用到的热炉有钢坯加热炉和钢管热处理炉。温控准确性和均匀性是评判加热设备好坏的两个重要指标，是加热工艺的重要保证，因此制造厂应严格履行热电偶使用期限和校准周期规定，以及炉膛温度均匀性检测。

加热工艺的制定应综合考虑热炉设备、管坯或钢管种类、数量等固有属性，严格控制加热速度、保温时间和冷却速度，避免产生裂纹、过热或过烧。以穿孔阶段管坯加热为例，考虑不锈钢常温下导热系数小(即传热慢)，而膨胀系数大，所以应当在炉内应有较长的预热时间，加热初期的升温速度宜慢，以防产生热裂纹；当坯温超过一定温度(一般850℃左右)后，不锈钢的导热性和塑性迅速增加，同时不锈钢在高温段停留的时间太长会产生α相，即生成铁素体，α相超过一定比例后，金属热塑性急剧下降，严重时，将导致穿孔无法进行，而且高温及长时保温还会使内部晶粒粗大，因此在均热阶段则应当快速加热，短时间完成均热。

此外，还应注意控制炉内气氛的调节，保持弱氧化性气氛，不仅可以减少表面氧化的程度，也能防止表面增碳。

3、优化检验流程和设备

不锈钢无缝钢管制管过程中的中间品检验是控制成品管质量的关键，特别是内壁表面质量，必须重视从源头抓。首先要建立合理、有效的检验和处理程序(图3所示)，确保能发现存在的问题，发现的问题能够得到有效处理。以荒管为例，一般会采用抛丸或酸洗/钝化来清除表明氧化物，达到检验状态；为确定缺陷是否清除干净，必要时还需要着色探伤、回炉和酸洗相结合的检验手段，这样就能有效确保有缺陷的中间品不会流入下道工序。

图3 钢管表面缺陷处理流程

其次，还需要配备足够、有效的检验设备。如内窥镜、测厚仪、强光手电筒等，图4是对同一根缺陷管用新旧内窥镜检验的效果对比图，旧设备辨识率低，即使经验丰富的检验员也可能出现漏检，新设备则能快速识别缺陷种类和位置。

图4 新旧内窥镜检验效果对比图

另外是要建立有效的缺陷反馈制度，及时对产生的缺陷进行分析和统计，如缺陷类别、产生阶段、产生频率、处理方式，以便及时对造成缺陷的原因进行分析，并指导按统一的工艺清除缺陷。