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    不銹鋼無縫鋼管質量如何把控

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    點擊次數:108 更新時間:2020年07月16日09:18:56 打印此頁 關閉



    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?  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。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。


    因此,認可時不僅需要關注煉鋼設備及工藝,更要進行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。

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