根據不銹鋼管生產流程,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(xiu)鋼管在軋制過程中新產生的特有缺陷。
表1-2介(jie)紹了預制工(gong)序(xu)中形成的缺陷的位(wei)置及(ji)成因。
1. 裂紋(wen)
不(bu)銹鋼(gang)坯加(jia)工(gong)時(shi)(shi),如氣孔、裂(lie)紋之類固有的(de)表(biao)面缺(que)陷(xian),經軋(ya)制和(he)拉(la)拔(ba)后呈(cheng)縱向分布,此時(shi)(shi),軋(ya)制作(zuo)業(ye)的(de)材(cai)料(liao)表(biao)面便產生(sheng)凹陷(xian)。由于這一缺(que)陷(xian)的(de)圓滑過渡(du)不(bu)佳或尺寸過大,因(yin)此可能以此為源頭,在成品和(he)半成品不(bu)銹鋼(gang)管上產生(sheng)裂(lie)紋。
2. 分層(ceng)
分層是(shi)典(dian)型(xing)的(de)、平(ping)行于鋼管表(biao)(biao)面(mian)的(de)分離,它是(shi)氣孔、裂開的(de)縮孔、非(fei)金屬(shu)夾雜物(wu)或裂紋等內部不(bu)連續在軋制過程中(zhong)被延伸和(he)壓扁而成。分層可(ke)以在表(biao)(biao)面(mian)或近(jin)表(biao)(biao)面(mian),一(yi)般是(shi)扁平(ping)的(de),而且非(fei)常薄(bo)。
3. 發紋
發紋主要出現在鋼(gang)管(guan)近(jin)表面(mian),是由于軋制時將非金屬夾雜物壓(ya)扁和拉長而形成的。典型的發紋呈斷續的直線狀,與鋼(gang)管(guan)的軸線方向平(ping)行。
4. 杯形(xing)裂紋
杯(bei)形裂紋大都(dou)發生在擠壓或(huo)冷(leng)拔作業期間,是由于金屬內(nei)部不能像表(biao)面一樣快(kuai)速形變,以致(zhi)產生內(nei)應(ying)力,從而(er)導致(zhi)形成橫向(xiang)杯(bei)形裂紋。
5. 冷卻裂紋
毛管軋(ya)制完成(cheng)之后,若冷卻(que)不(bu)(bu)均勻,便因內應(ying)力而(er)造成(cheng)冷卻(que)裂紋(wen)(wen)。典型(xing)的冷卻(que)裂紋(wen)(wen)呈縱向,往(wang)往(wang)很深且很長,雖然很易與裂紋(wen)(wen)混同,但(dan)冷卻(que)裂紋(wen)(wen)表(biao)面不(bu)(bu)顯示氧化(hua)現象。
6. 折疊
不銹鋼管軋(ya)制(zhi)折疊是金(jin)屬(shu)被(bei)(bei)重(zhong)疊,即金(jin)屬(shu)間被(bei)(bei)緊(jin)(jin)緊(jin)(jin)擠(ji)壓(ya)在(zai)一(yi)起但仍未熔合(he)的(de)區(qu)域。毛(mao)管通過(guo)軋(ya)機時,擠(ji)出(chu)過(guo)多的(de)材(cai)料(liao),如果緊(jin)(jin)接(jie)著進行滾壓(ya),則凸瘤或(huo)翅形部位(wei)將被(bei)(bei)擠(ji)壓(ya)到坯料(liao)表面(mian)上,由(you)于表面(mian)嚴重(zhong)氧化,故不能與(yu)軋(ya)制(zhi)表面(mian)彌合(he),從而形成折疊。軋(ya)制(zhi)折疊往往呈線性(xing)狀(zhuang)或(huo)稍有曲折,縱向,平行于制(zhi)件表面(mian)或(huo)與(yu)表面(mian)有小的(de)夾角。
在熱處(chu)理、機械加(jia)工(gong)(gong)、鍍層(ceng)和精加(jia)工(gong)(gong)作業(ye)中的不連(lian)(lian)續,都屬于后續工(gong)(gong)序(xu)的不連(lian)(lian)續。這類不連(lian)(lian)續的代價極為昂貴,使前道工(gong)(gong)序(xu)完(wan)全作廢(fei)。
后續工(gong)序中形成的缺陷位置(zhi)及成因見表1-3。
1. 熱處(chu)理裂紋和(he)淬火裂紋
為了使不(bu)銹鋼管獲(huo)得規定的硬度(du)和金相(xiang)組織(zhi),需要對鋼管進行熱(re)處理。在實(shi)施這(zhe)種作業(ye)時(shi),金屬在受控條件下(xia)加熱(re)和冷(leng)卻。然(ran)而(er),在某些情況下(xia),當這(zhe)種處理產生(sheng)的應(ying)力超過材(cai)料的抗拉強度(du)時(shi),便形(xing)成(cheng)裂(lie)紋。與此(ci)相(xiang)似(si),若部件被加熱(re)到很(hen)高溫度(du),然(ran)后(在空(kong)氣、油或水中(zhong))急冷(leng),則可能產生(sheng)淬(cui)火裂(lie)紋。
淬火裂(lie)紋作(zuo)為(wei)應(ying)力集(ji)中(zhong)之處,能成為(wei)疲(pi)勞裂(lie)紋的來源和擴展點,而且也(ye)可能成為(wei)過載失效的起(qi)始點。某(mou)些淬火作(zuo)業嚴重失誤時(shi),可使(shi)部件在處理時(shi)就爆裂(lie)。
熱處理裂(lie)紋和淬(cui)火(huo)(huo)裂(lie)紋,通常(chang)易產生于(yu)截面薄(bo)的(de)(de)部位(wei)(wei)或材料厚度(du)變化之(zhi)處,如轉(zhuan)角、臺階、槽,這是(shi)由(you)于(yu)這些(xie)區(qu)域冷卻(que)較快因而首先相變。熱處理或淬(cui)火(huo)(huo)作業時,材料的(de)(de)運動被約束,也會影響裂(lie)紋位(wei)(wei)置。熱處理裂(lie)紋或淬(cui)火(huo)(huo)裂(lie)紋是(shi)典(dian)型(xing)的(de)(de)呈分(fen)叉狀的(de)(de)表面指示,在試(shi)件上隨機地呈任(ren)何方向。
2. 機加(jia)工(gong)撕裂
鈍的(de)機(ji)加工刀具切削(xue)不銹鋼(gang)管時,或多或少地會使(shi)鋼(gang)管表面產生粗(cu)糙不平的(de)劃(hua)痕(hen),這是由于(yu)鋼(gang)管加工表面被硬化(hua)所致,而硬化(hua)度取(qu)決于(yu)切削(xue)量的(de)大小、刀具和鋼(gang)管的(de)材(cai)料。
粗加工時過深(shen)的切削紋路和(he)殘(can)留刀痕,具有(you)增大應(ying)力的作(zuo)用,會促使部件過早失(shi)效。機(ji)加工撕裂雖(sui)然檢測較難,但必須精確、細致地(di)加以(yi)檢出和(he)判別。
3. 鍍層裂紋
鍍(du)層(ceng)(ceng)在(zai)鋼管生產(chan)中具有廣泛的用途,如(ru)裝飾、防腐蝕(shi)、抗磨損(sun)和修整尺寸不足等。但(dan)是,特殊的鍍(du)層(ceng)(ceng)材料會產(chan)生抗拉(la)或壓縮(suo)的殘余應(ying)力,如(ru)鉻層(ceng)(ceng)、銅層(ceng)(ceng)和鎳(nie)層(ceng)(ceng)產(chan)生的抗拉(la)應(ying)力,會降低(di)部(bu)件的疲勞強度。當鍍(du)層(ceng)(ceng)中滲入(ru)氫或者氫從(cong)熱(re)鍍(du)層(ceng)(ceng)材料滲入(ru)基體金屬時,便產(chan)生鍍(du)層(ceng)(ceng)裂紋。
產生或引發鍍(du)層裂紋的機理(li)是:材料硬度和殘余應力高(gao),而在施鍍(du)或酸洗(xi)作業時吸(xi)收了(le)氫氣,則更助長了(le)裂紋的形成。