根據不銹鋼管(guan)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(shao)了(le)預制工序中(zhong)形(xing)成的缺陷(xian)的位置及(ji)成因。
1. 裂紋(wen)
不銹鋼坯加工時(shi)(shi),如(ru)氣孔、裂(lie)紋之類(lei)固有的(de)表面缺陷(xian),經軋制和拉拔(ba)后呈縱向分(fen)布,此(ci)時(shi)(shi),軋制作業的(de)材料(liao)表面便產生凹陷(xian)。由于這(zhe)一(yi)缺陷(xian)的(de)圓滑(hua)過渡(du)不佳或尺(chi)寸過大,因此(ci)可能以此(ci)為源頭,在(zai)成品和半成品不銹鋼管(guan)上產生裂(lie)紋。
2. 分(fen)層
分層(ceng)是典型的(de)、平(ping)(ping)行于鋼管表(biao)面的(de)分離,它是氣孔、裂開的(de)縮(suo)孔、非(fei)金屬夾(jia)雜(za)物(wu)或裂紋等內部(bu)不連續在(zai)(zai)軋制過程中被(bei)延伸和壓扁而成。分層(ceng)可(ke)以在(zai)(zai)表(biao)面或近表(biao)面,一般是扁平(ping)(ping)的(de),而且非(fei)常(chang)薄。
3. 發紋(wen)
發紋(wen)(wen)主(zhu)要出(chu)現(xian)在(zai)鋼管近表(biao)面,是由于軋制(zhi)時將非(fei)金(jin)屬夾雜物壓扁和拉長而形成的。典型(xing)的發紋(wen)(wen)呈斷(duan)續(xu)的直(zhi)線(xian)狀,與鋼管的軸線(xian)方(fang)向平(ping)行。
4. 杯形裂紋
杯形裂(lie)紋(wen)大都發生在擠壓或冷拔作業期間,是(shi)由于金屬內部不能像表面一樣(yang)快速形變,以致產生內應力,從而導致形成橫(heng)向杯形裂(lie)紋(wen)。
5. 冷卻裂紋
毛管軋(ya)制完成之后,若(ruo)冷(leng)卻(que)不均勻,便因內應力而(er)造成冷(leng)卻(que)裂(lie)(lie)紋。典(dian)型的冷(leng)卻(que)裂(lie)(lie)紋呈縱向,往往很深且(qie)很長(chang),雖然很易(yi)與裂(lie)(lie)紋混同,但(dan)冷(leng)卻(que)裂(lie)(lie)紋表面不顯示(shi)氧化現象(xiang)。
6. 折疊
不(bu)銹(xiu)鋼管軋(ya)制折疊是金屬被(bei)重疊,即金屬間被(bei)緊緊擠壓(ya)在(zai)一起(qi)但仍(reng)未熔合(he)(he)的區域。毛管通過軋(ya)機(ji)時(shi),擠出過多(duo)的材料,如果緊接著進(jin)行(xing)滾(gun)壓(ya),則凸瘤或(huo)(huo)翅形部位將(jiang)被(bei)擠壓(ya)到坯料表(biao)面(mian)(mian)上,由于表(biao)面(mian)(mian)嚴(yan)重氧化,故不(bu)能與(yu)軋(ya)制表(biao)面(mian)(mian)彌合(he)(he),從(cong)而(er)形成(cheng)折疊。軋(ya)制折疊往(wang)往(wang)呈線性狀或(huo)(huo)稍有曲折,縱向,平(ping)行(xing)于制件表(biao)面(mian)(mian)或(huo)(huo)與(yu)表(biao)面(mian)(mian)有小的夾(jia)角(jiao)。
在熱(re)處理(li)、機(ji)械加工、鍍層和精(jing)加工作業中的不(bu)連(lian)續,都屬于后(hou)續工序的不(bu)連(lian)續。這(zhe)類不(bu)連(lian)續的代價極為昂貴,使前道(dao)工序完全(quan)作廢。
后(hou)續工序中(zhong)形(xing)成的缺陷位置(zhi)及成因見表(biao)1-3。
1. 熱處理裂紋和淬火裂紋
為了使不銹鋼管獲得(de)規定的硬度和(he)金(jin)相組織,需要對鋼管進行熱(re)處(chu)理。在(zai)(zai)(zai)實(shi)施這種作(zuo)業時,金(jin)屬在(zai)(zai)(zai)受(shou)控條件下加熱(re)和(he)冷卻。然(ran)而,在(zai)(zai)(zai)某些情況下,當這種處(chu)理產(chan)生的應(ying)力超過材料的抗拉強度時,便形成裂紋。與此(ci)相似,若(ruo)部件被加熱(re)到很高(gao)溫度,然(ran)后(在(zai)(zai)(zai)空氣、油或水中)急(ji)冷,則(ze)可能(neng)產(chan)生淬火裂紋。
淬火裂(lie)紋(wen)作為應力集中之處(chu),能(neng)成(cheng)為疲勞裂(lie)紋(wen)的(de)來(lai)源和(he)擴展(zhan)點(dian),而且也(ye)可能(neng)成(cheng)為過(guo)載失效(xiao)的(de)起始(shi)點(dian)。某些(xie)淬火作業(ye)嚴重失誤時,可使部件在處(chu)理(li)時就爆裂(lie)。
熱處(chu)理(li)裂紋(wen)(wen)和淬火(huo)裂紋(wen)(wen),通常易產生于(yu)截面薄的(de)部位(wei)(wei)或材料(liao)厚度變化(hua)之處(chu),如轉角、臺階、槽,這是(shi)由于(yu)這些區(qu)域冷卻(que)較快因而首(shou)先相變。熱處(chu)理(li)或淬火(huo)作(zuo)業時,材料(liao)的(de)運動被約束,也會(hui)影(ying)響裂紋(wen)(wen)位(wei)(wei)置。熱處(chu)理(li)裂紋(wen)(wen)或淬火(huo)裂紋(wen)(wen)是(shi)典型的(de)呈分叉(cha)狀(zhuang)的(de)表面指示,在試件上隨機地呈任何方向。
2. 機加工(gong)撕裂
鈍的(de)(de)機加(jia)工刀具切削不銹鋼管(guan)時,或(huo)多或(huo)少地會使(shi)鋼管(guan)表面產(chan)生粗糙不平的(de)(de)劃痕,這(zhe)是由于(yu)鋼管(guan)加(jia)工表面被硬化所致,而硬化度取(qu)決于(yu)切削量的(de)(de)大小、刀具和鋼管(guan)的(de)(de)材料。
粗加(jia)工(gong)時過深的切(qie)削(xue)紋路和(he)殘(can)留刀痕(hen),具(ju)有(you)增大應力的作(zuo)用(yong),會促使部件(jian)過早(zao)失效。機加(jia)工(gong)撕裂雖然(ran)檢測較難,但必須(xu)精(jing)確、細致(zhi)地加(jia)以檢出和(he)判別。
3. 鍍(du)層裂(lie)紋
鍍層(ceng)(ceng)在鋼管生(sheng)產中(zhong)具有(you)廣(guang)泛的(de)(de)用途,如裝飾、防腐蝕、抗(kang)磨損和(he)(he)修整尺寸不足等。但是,特殊(shu)的(de)(de)鍍層(ceng)(ceng)材料(liao)會產生(sheng)抗(kang)拉或壓縮的(de)(de)殘余應力,如鉻層(ceng)(ceng)、銅層(ceng)(ceng)和(he)(he)鎳層(ceng)(ceng)產生(sheng)的(de)(de)抗(kang)拉應力,會降低部件的(de)(de)疲勞強度。當鍍層(ceng)(ceng)中(zhong)滲入(ru)氫或者氫從熱鍍層(ceng)(ceng)材料(liao)滲入(ru)基體金屬時,便產生(sheng)鍍層(ceng)(ceng)裂紋。
產生或引(yin)發鍍層裂紋的機理是:材料硬度和殘余應(ying)力高,而(er)在施鍍或酸洗(xi)作業(ye)時吸收了氫(qing)氣(qi),則更助長了裂紋的形成。