无缝钢管常见缺陷产生原因分析及对在线无损检测的影响

摘 要：随着我国工业突飞猛进的发展，无缝钢管的产量在全球所占的比重不断增长，对发展国民经济所起的作用日益突出。近几年，我国钢管行业陆续建成部分钢管机组，无缝钢管的质量问题日渐突出，且随着轧管生产技术的不断发展、进步，质量问题的表现形式与种类也出现了较大变化，因此，本文对无缝钢管常见缺陷、产生原因进行深入分析，以探求较为准确的在线无损检测方法。

关键词：无缝钢管；缺陷；产生原因；在线无损检测

中图分类号：TP274.53 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）01-0111-02

近几年，我国钢管行业正处于一个迅速发展的阶段，为加快钢管行业的发展步伐，需对产品质量缺陷进行一个全面、正确的认识，且应根据产品质量缺陷类型提出准确率较高的检验方法。本文对无缝钢管的常见缺陷、无缝钢管常见缺陷的产生原因及在线无损检测方法进行分析，以促进我国钢管行业的发展。

1 无缝钢管常见缺陷

1.1 外表面缺陷

（1）折叠缺陷无规律分布。宏观特征：若连铸坯表面的局部有保护渣残存，则轧管的外表面会出现较深的折叠缺陷，且呈纵向分布，表面的部分位置还会出现“掉块”现象，出现“掉块”的部位会有深灰色的块状物露出。微观特征：轧管的折叠深度约为0.5～1mm，分布的折叠方向为40°～60°。（2）大折叠缺陷纵向分布。宏观特征：连铸坯的表面出现裂纹缺陷与大折叠缺陷，且呈纵向分布。微观特征：无缝钢管表面大多数的折叠深度约为1～10mm，折叠中含有氧化铁，折叠的四周与中间未夹杂其它缺陷，折叠四周存在较为严重的氧化脱碳。（3）小裂纹缺陷。宏观特征：对无缝钢管进行探伤时管体的外壁存在肉眼无法观察到的表面缺陷，对其进行修磨后肉眼可观察到小裂纹缺陷呈纵向分布。微观特征：无缝钢管表面存在多处小折叠缺陷，最深深度约为0.15mm，无缝钢管的表面覆有一层氧化铁，在氧化铁的下面有脱碳层，深度约为0.2mm。（4）直线型缺陷。宏观特征：无缝钢管的外表面存在直线型缺陷，具体特点为深度较浅、开口较宽、可见底、宽度一定。微观特征：无缝钢管的横截面外壁可见深度

1.2 内表面缺陷

（1）凸包缺陷。宏观特征：无缝钢管的内壁有随机分布的纵向小凸包缺陷出现，这些小凸包缺陷的高度约为0.2mm～1mm。微观特征：无缝钢管横截面的内壁凸包两侧的尾部、中间及四周存在链状黑灰色夹杂物。该类黑灰色链状物含有铝酸钙及少量复合氧化物（氧化铁、氧化硅、氧化镁）。（2）直道型缺陷。宏观特征：无缝钢管出现直道型缺陷，深度与宽度一定，与划痕类似。微观特征：无缝钢管横截面内壁的划痕呈深1～2cm的凹沟形状，凹沟边缘氧化脱碳现象未出现，凹沟四周组织有金属流变与变形挤压特征，凹沟底部通常会出现定径过程中由于定径挤压而出现的微裂纹[1]。

2 无缝钢管常见缺陷产生原因分析

（1）折叠缺陷无规律分布产生原因。保护渣粘度不合适、钢液旋涡出现明显异常或结晶器的振动频率异常均会造成卷渣。保护渣大多存在连铸坯皮下局部或表面区域，因此一支轧管的局部区域可能出现裂纹或折叠缺陷。（2）大折叠缺陷纵向分布产生原因。开浇炉的浇铸温度较高，结晶器的液面出现较大波动，从而会造成连铸坯的表面出现纵向裂纹。由于铸坯的表面有裂纹纵向缺陷，在环形加热炉（1280℃）中加热铸坯两个小时，高温加热时裂纹部分严重氧化脱碳，轧管过程无法轧合，从而会使轧管表面出现较深的折叠缺陷。（3）小裂纹缺陷产生原因。环形炉中无缝钢管的加热温度较高、保温时间较长，从而导致无缝钢管的表面存在较重的氧化脱碳，且基体晶粒相对粗大。由于脱碳层组织成分为强度较低的铁素体，当轧管运行时容易导致搁伤或划伤，从而会使管子表面部分严重脱碳的薄弱部位在后续轧管过程中出现小裂纹缺陷。（4）直线型缺陷产生原因。在轧制时温度过低，减径机与定径机出现孔型错位，辊子的表面粘钢，连轧机辊面磨损过度均会导致在高温行进的过程中无缝钢管表面被划伤，造成直线型缺陷。（5）结疤缺陷产生原因。一、使用高压水进行除磷操作时，未完全清除无缝钢管表面氧化铁皮，而这些残留的氧化铁皮会在轧管的后续过程中压入管子表面，从而形成结疤，对其进行热处理后，结疤大部分会脱落，导致表面凹坑缺陷产生。二、有异物，如金属等附着在孔型表面上，导致孔型表面有凸块形成，在钢管表面出现凹坑。（6）淬火裂纹产生原因。因为保护渣中含有较多碳粉含量，结晶振动出现异常而卷渣，导致连铸坯局部出现增碳现象。在对无缝钢管进行热处理时，管体增碳部位会有高碳马氏体生成，而正常部位是生成低碳马氏体，由于组织转变具有不同r性，会有较大的组织应力产生，一旦应力超过无缝钢管开裂的界限，则会有淬火裂纹产生于高碳马氏体部位。（7）凸包缺陷产生原因。在连铸坯芯部有大型复合氧化物偏聚，大型夹杂物会在轧管与穿孔过程中轧成长条状夹层，由于钢基体与夹杂物夹层具有不同变形性，会导致轧管在最后的减径与定径过程中无缝钢管的内壁夹层部位基体被挤压，从而会有凸包状缺陷在无缝钢管的内表面产生。（8）直道型缺陷产生原因。1）当管坯的轧制温度与加热温度较低时，顶杆或顶头容易粘结金属从而会导致无缝钢管的内表面被划伤。若顶头锥角太小、顶头严重磨损、顶杆弯曲会导致顶头偏斜，使内表面擦伤。2）若芯棒严重磨损，无缝钢管的内表面容易在轧管过程中划伤。3）石墨剂含有较多杂质，会导致无缝钢管内表面在轧管过程中划伤。

3 在线无损检测方法探讨

针对无缝钢管存在的缺陷可采用漏磁检测法、超声波检测法、涡流探伤检测法等。

3.1 漏磁检测法

漏磁检测法是对无缝钢管采用漏磁原理进行检测，在检验过程中应先磁化被检无缝钢管，这是由于被检无缝钢管只有在磁化后其表面才会出现漏磁场。该种检测方法是利用传感器获取漏磁场信息，因此，该种方法尤其适用于自动化探伤，可在短时间之内检测大量无缝钢管。

3.2 超声波检测法

超声波检测法是指利用电磁感应原理对无缝钢管进行检测。在使用超声波检测法进行检测时，首先需在无缝钢管内部激发一束超声波，该束超声波会在无缝钢管的管材内部传播。若超声波出现反射，则提示无缝钢管的表面存在缺陷。在检测过程中，超声波会在无缝钢管的管材内部产生一系列变化，对这些信息使用探伤仪进行处理，便可充分显示无缝钢管缺陷的定量信息。该检测方法可同时检测出多种钢管缺陷，且灵敏度较高。需注意的是，该检测方法由于检测速度较慢，不适用于快速生产的生产线，因此，多在详细检验较高质量的无缝钢管时才适用该种检测方法[2]。

3.3 涡流探伤检测法

该检测方法在使用过程中具有一定局限性，进行检测时会在无缝钢管的端部出现检测盲区，检测盲区的长度约为200mm。该检测设备的主要形式有点式探头与穿过式探头两种。其中点式探头在进行检测时是以螺旋形式向前运动的，但检测效率低、检验时间长。穿过式探头不仅检验设备简单、检验速度快，且灵敏度高。因此，涡流探伤检测法的应用最为广泛。

4 结语

钢管行业产品质量是否存在缺陷是评价该项产品质量是否达标的重要衡量标准。综合所述，目前我国无缝钢管主要存在外表面缺陷与内表面缺陷两种类型，与国际钢管行业的发展仍存在较大差距，为促进钢管检测技术检验准确率的提高，钢管行业应大力投入人力与物力，以缩小发展差距。

参考文献：

[1]李海英，伍向荣.浅谈热轧无缝钢管质量缺陷的检测方法[J].电子制作，2013（4）：22.

[2]左建国.组合无损检测技术及其在无缝钢管在线自动检验中的应用[J].钢铁，1999（06）：60-64.