根據不銹(xiu)鋼管生產流程,工廠在加工過程的缺陷有預制工序缺陷和后續工序缺陷
預制工序的缺陷定義為:鋼坯中固有的缺陷經加熱或冷卻仍存在者;不銹鋼管在軋制過程中新產生的特有缺陷。
表1-2介紹了預制工序中形成的缺陷(xian)的位(wei)置及成因。
1. 裂(lie)紋
不銹(xiu)鋼(gang)坯加(jia)工時,如(ru)氣(qi)孔、裂(lie)紋之類固有的表(biao)面(mian)缺陷(xian),經軋制和(he)拉(la)拔后呈縱向(xiang)分布,此時,軋制作業(ye)的材料表(biao)面(mian)便產生凹陷(xian)。由于這一缺陷(xian)的圓滑過渡不佳或尺寸過大,因此可能以此為源頭,在成(cheng)品和(he)半成(cheng)品不銹(xiu)鋼(gang)管上產生裂(lie)紋。
2. 分層
分(fen)層是(shi)典(dian)型(xing)的(de)、平(ping)行于鋼管表面(mian)的(de)分(fen)離,它是(shi)氣孔(kong)、裂(lie)開的(de)縮孔(kong)、非金屬(shu)夾雜物或(huo)裂(lie)紋等內(nei)部不(bu)連(lian)續在軋制過程中被延伸(shen)和壓扁而成。分(fen)層可以在表面(mian)或(huo)近表面(mian),一般是(shi)扁平(ping)的(de),而且非常薄。
3. 發紋
發(fa)紋(wen)主要出現(xian)在鋼(gang)管近表面,是由于軋制時將非金屬(shu)夾雜物壓(ya)扁和拉(la)長(chang)而形(xing)成的(de)(de)。典型的(de)(de)發(fa)紋(wen)呈斷(duan)續的(de)(de)直(zhi)線狀,與鋼(gang)管的(de)(de)軸線方(fang)向平行。
4. 杯形裂紋
杯(bei)形裂紋大都發生在擠壓或(huo)冷拔作業(ye)期間,是由于金屬內(nei)部不能(neng)像表(biao)面一(yi)樣快速形變,以致(zhi)產生內(nei)應力,從(cong)而導致(zhi)形成橫向杯(bei)形裂紋。
5. 冷卻(que)裂紋
毛管軋制完成之后,若冷(leng)卻(que)(que)不均勻(yun),便因內應力(li)而造成冷(leng)卻(que)(que)裂紋(wen)。典(dian)型(xing)的冷(leng)卻(que)(que)裂紋(wen)呈縱(zong)向,往往很(hen)深且很(hen)長,雖然很(hen)易(yi)與(yu)裂紋(wen)混同,但(dan)冷(leng)卻(que)(que)裂紋(wen)表面不顯示氧化現象。
6. 折(zhe)疊
不銹鋼管(guan)軋制折疊(die)是(shi)金屬被(bei)(bei)重疊(die),即金屬間被(bei)(bei)緊緊擠壓(ya)(ya)在一起(qi)但(dan)仍未熔(rong)合的區域。毛(mao)管(guan)通過軋機時,擠出過多的材料,如果緊接著進行滾壓(ya)(ya),則(ze)凸瘤或翅形部位將被(bei)(bei)擠壓(ya)(ya)到(dao)坯(pi)料表面上,由(you)于(yu)表面嚴重氧化,故不能與(yu)軋制表面彌合,從而(er)形成折疊(die)。軋制折疊(die)往(wang)往(wang)呈線性(xing)狀或稍有(you)曲折,縱向,平行于(yu)制件表面或與(yu)表面有(you)小的夾角。
在熱處理(li)、機械加(jia)工(gong)、鍍層和精加(jia)工(gong)作(zuo)業中的(de)不連續(xu)(xu),都屬于后續(xu)(xu)工(gong)序(xu)的(de)不連續(xu)(xu)。這類不連續(xu)(xu)的(de)代價極為昂貴,使前(qian)道(dao)工(gong)序(xu)完全(quan)作(zuo)廢。
后續(xu)工序中形成的缺陷位(wei)置及成因見表1-3。
1. 熱處理裂紋(wen)和(he)淬火裂紋(wen)
為了(le)使不銹(xiu)鋼(gang)管獲得(de)規定(ding)的硬度和金相組織,需要對鋼(gang)管進(jin)行熱(re)處理。在(zai)實施這種作業時,金屬在(zai)受控條件下加熱(re)和冷(leng)卻。然而,在(zai)某些情況下,當這種處理產生的應力超(chao)過材料的抗拉強度時,便形成(cheng)裂(lie)紋。與(yu)此(ci)相似(si),若部件被加熱(re)到(dao)很高溫(wen)度,然后(在(zai)空氣、油或(huo)水中)急冷(leng),則可能產生淬火裂(lie)紋。
淬(cui)火裂(lie)紋作為應力集中之(zhi)處,能(neng)成為疲勞裂(lie)紋的來源和擴展點,而且也可能(neng)成為過載失效(xiao)的起始點。某些(xie)淬(cui)火作業嚴重失誤時,可使(shi)部件在處理時就爆裂(lie)。
熱(re)處理(li)裂紋和(he)淬(cui)火裂紋,通常易產生于截面(mian)薄(bo)的(de)部位或材料厚度變(bian)化之處,如轉角、臺階、槽(cao),這是由于這些區(qu)域冷卻(que)較快(kuai)因而首先(xian)相(xiang)變(bian)。熱(re)處理(li)或淬(cui)火作(zuo)業時(shi),材料的(de)運動(dong)被約束,也會影響裂紋位置(zhi)。熱(re)處理(li)裂紋或淬(cui)火裂紋是典型的(de)呈分(fen)叉狀(zhuang)的(de)表(biao)面(mian)指(zhi)示,在試件(jian)上隨機地(di)呈任(ren)何方向。
2. 機(ji)加工撕裂
鈍的(de)機加工刀具切削(xue)不銹鋼(gang)管(guan)時,或(huo)多或(huo)少地會使鋼(gang)管(guan)表面產生粗糙不平的(de)劃痕,這是由于鋼(gang)管(guan)加工表面被硬(ying)(ying)化(hua)所致,而(er)硬(ying)(ying)化(hua)度(du)取決于切削(xue)量的(de)大(da)小、刀具和鋼(gang)管(guan)的(de)材料。
粗加工(gong)時過(guo)深的切(qie)削紋路和(he)殘(can)留刀痕(hen),具(ju)有(you)增(zeng)大應力的作用,會促使部件過(guo)早失(shi)效。機(ji)加工(gong)撕裂雖然檢測較(jiao)難,但必須精確、細(xi)致地加以檢出和(he)判別。
3. 鍍層裂(lie)紋
鍍層(ceng)在鋼管生產(chan)中(zhong)具有廣泛(fan)的(de)(de)用途(tu),如(ru)裝(zhuang)飾(shi)、防腐蝕、抗(kang)(kang)磨損和修整(zheng)尺寸(cun)不足等(deng)。但是,特殊的(de)(de)鍍層(ceng)材料會產(chan)生抗(kang)(kang)拉或(huo)壓(ya)縮的(de)(de)殘余應力(li),如(ru)鉻層(ceng)、銅層(ceng)和鎳層(ceng)產(chan)生的(de)(de)抗(kang)(kang)拉應力(li),會降低部件(jian)的(de)(de)疲(pi)勞強度。當鍍層(ceng)中(zhong)滲入(ru)(ru)氫(qing)或(huo)者氫(qing)從(cong)熱(re)鍍層(ceng)材料滲入(ru)(ru)基體金屬時(shi),便(bian)產(chan)生鍍層(ceng)裂紋。
產生(sheng)或引發鍍層裂紋(wen)的機理是(shi):材料(liao)硬度和殘余應(ying)力高,而在(zai)施鍍或酸(suan)洗作業(ye)時(shi)吸(xi)收了氫氣,則更(geng)助長了裂紋(wen)的形成。