关于无缝钢管离层和分层缺陷的讨论.doc

关于无缝钢管离层和分层缺陷的讨论 原冶金工业部情报标准研究所1972年编写的《冶金产品标准工作手册(钢铁部分)》(以下简称《标准手册》)，关于钢材缺陷的名称中，列人了离层和分层两种缺陷。根据《标准手册》对离层和分层缺陷的说明和无缝钢管生产的实际情况，本文将对离层和分层缺陷的特征、影响因素、产生原因及消除措施进行总结，对离层和分层缺陷在技术标准和文献中的表述及使用问题进行讨论，并提出相应建议。 1离层缺陷 根据《标准手册》对离层缺陷的说明和相关文献的报道，离层缺陷只出现在两类钢的无缝钢管中。一类是低塑性难变形的高温合金和耐热钢，钢号包括GH3039, GH2130,GH1131,GH2132,GH2135, GH1140, GH3128,GH4169,GH984,X17H13M2T,X23H18,X18H10T和Cr30Ni40-Mo3, Cr25Ni50Mo6, Cr20Ni50Mo9等;另一类是轴承钢，钢号是GCr15(wx15)。 对于低塑性难变形的高温合金和耐热钢，离层缺陷发生在二辊斜轧穿孔的毛管上。在毛管的横截面，离层缺陷是一种平行于内外表面的环形或弧形且有一定宽度的裂纹。呈环形开裂的离层，也被称为环形破裂或环状离层。离层缺陷有的靠近毛管外表面，叫外离层;有的靠近毛管内表面，叫内离层。外离层往往在毛管端部或表面上出现破裂，好像毛管被轧辊啃下一层皮，所以也叫“外剥皮”。外离层裂纹位于毛管的外表层细晶粒和中间层粗晶粒的过渡区域。内离层裂纹位于毛管内表层细晶粒和中间层粗晶粒的过渡区域。严重的离层缺陷把毛管壁厚明显分成3层。其中，中间层的金属往往被辗轧裂碎形成严重开裂，这时两种离层重合，在壁厚中间形成一条有一定宽度的裂纹。所有离层裂纹的前端及两侧都未见异常非金属夹杂物，组织状态正常，无过烧现象。沿毛管的纵向，横截面上的弧形裂纹位置随金属的扭转变形而发生转动。有的离层缺陷只出现在毛管的尾部;有的离层缺陷贯穿毛管全长，尾部的缺陷重于头部。有离层缺陷的毛管从穿孔机出来，可以看到毛管上有一条旋转的黑线。冷却后，敲击有离层缺陷的毛管，可以听到嘶哑的响声。有离层缺陷的毛管，如果不在穿孔后及时发现剔出而继续轧制，则离层缺陷就会隐藏在轧制后的成品钢管中。离层缺陷的面积较大，通过超声波探伤或测厚就很容易发现。离层缺陷实际上是裂纹，有离层缺陷的毛管和成品钢管，应判为废品。 在二辊斜轧穿孔机上穿孔的毛管出现离层缺陷，这是低塑性难变形钢和合金的一个特点。用这类低塑性难变形钢和合金穿制的毛管，无论是用鼓形辊穿孔机，还是用锥形辊穿孔机，甚至用三辊斜轧穿孔机，均会出现离层缺陷。这类低塑性难变形钢和合金，不排除毛管出现内折缺陷的可能，但是可以肯定，毛管的主要缺陷不是内折缺陷而是离层缺陷。而碳钢和其他低合金钢却相反，毛管只是有时出现内折缺陷，基本不出现离层缺陷。这类低塑性难变形钢和合金，通常毛管上出现离层缺陷就不会出现内折缺陷，或者出现内折缺陷就不会出现离层缺陷，两种缺陷在毛管上的出现，具有相互矛盾、相互排斥的倾向。 变形的一个特点是变形抗力大，变形不容易深透，穿孔过程中外表层和内表层的金属比中间层金属变形严重，特别是在轧辊转数较高的情况下，毛管金属“皮动肉不动”。在轧辊和顶头的辗轧下，外表层和内表层变形大的金属必然要向切向、纵向和横向流动，并发生扭转，外表层和内表层金属趋向于周长长大和鼓胀，在外表层与中间层的过渡区以及在内表层与中间层的过渡区，产生区域间的剪切应力和拉应力。经过一定的辗轧过程或者表层金属运动受阻而发生堆积、皱折时，金属破裂，形成外离层和内离层。 低塑性难变形的高温合金和耐热钢毛管离层缺陷的影响因素及其消除措施是:①金属的热加工塑性。热加工塑性低的钢种容易产生离层缺陷。为减轻和消除离层缺陷，要采取措施提高金属的热加工塑性，如采用电渣重熔双联冶炼工艺路线生产钢锭，对钢锭和管坯进行均匀化热处理，添加镁、稀土等微量元素进行微合金化处理，在保证力学性能满足技术标准要求的前提下对Al, Ti等强化元素含量按中、下限控制。②穿孔机轧辊转数。轧辊转速越高，毛管离层缺陷越严重。降低轧辊转数，可以消除毛管离层缺陷，效果显著。在二辊斜轧鼓形辊穿孔机上穿出合格高温合金毛管的主要工艺措施，就是降低轧辊转速。③加热温度。加热温度超过合理范围时，温度越高，毛管离层缺陷越严重。加热温度范围要选择合理，在确定加热温度时，要考虑穿孔变形产生的温度升高。即使加热温度合适，若轧辊转数高，毛管仍然会出现离层缺陷。④咬人角和辗轧角。二辊斜轧鼓形辊穿孔机增大咬人角以及二辊斜轧锥形辊穿孔机增大咬人角和辗轧角，均有利于毛管变形深透，有利于减轻或消除离层缺陷。所谓“二辊斜轧锥形辊穿孔机适于低塑性难变形合金穿孔”的说法，实际就是指二辊斜轧锥形辊穿孔机在大咬人角和大辗轧角的条件下进行穿孔，可以减