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的位置及成因。
1. 裂紋
不銹鋼坯加工時,如氣孔、裂紋之類固有的表面缺陷,經軋制和拉拔后呈縱向分布,此時,軋制作業的材料表面便產生凹陷。由于這一缺陷的圓滑過渡不佳或尺寸過大,因此可能以此為源頭,在成品和半成品不銹鋼管上產生裂紋。
2. 分層
分層是典型的、平行于鋼管表面的分離,它是氣孔、裂開的縮孔、非金屬夾雜物或裂紋等內部不連續在軋制過程中被延伸和壓扁而成。分層可以在表面或近表面,一般是扁平的,而且非常薄。
3. 發紋
發紋主要出現在鋼管近表面,是由于軋制時將非金屬夾雜物壓扁和拉長而形成的。典型的發紋呈斷續的直線狀,與鋼管的軸線方向平行。
4. 杯形裂紋
杯形裂紋大都發生在擠壓或冷拔作業期間,是由于金屬內部不能像表面一樣快速形變,以致產生內應力,從而導致形成橫向杯形裂紋。
5. 冷卻裂紋
毛管軋制完成之后,若冷卻不均勻,便因內應力而造成冷卻裂紋。典型的冷卻裂紋呈縱向,往往很深且很長,雖然很易與裂紋混同,但冷卻裂紋表面不顯示氧化現象。
6. 折疊
不銹鋼管軋制折疊是金屬被重疊,即金屬間被緊緊擠壓在一起但仍未熔合的區域。毛管通過軋機時,擠出過多的材料,如果緊接著進行滾壓,則凸瘤或翅形部位將被擠壓到坯料表面上,由于表面嚴重氧化,故不能與軋制表面彌合,從而形成折疊。軋制折疊往往呈線性狀或稍有曲折,縱向,平行于制件表面或與表面有小的夾角。
在熱處理、機械加工、鍍層和精加工作業中的不連續,都屬于后續工序的不連續。這類不連續的代價極為昂貴,使前道工序完全作廢。
后續工序中形成的缺陷位置及成因見表1-3。
1. 熱處理裂紋和淬火裂紋
為了使不銹鋼管獲得規定的硬度和金相組織,需要對鋼管進行熱處理。在實施這種作業時,金屬在受控條件下加熱和冷卻。然而,在某些情況下,當這種處理產生的應力超過材料的抗拉強度時,便形成裂紋。與此相似,若部件被加熱到很高溫度,然后(在空氣、油或水中)急冷,則可能產生淬火裂紋。
淬火裂紋作為應力集中之處,能成為疲勞裂紋的來源和擴展點,而且也可能成為過載失效的起始點。某些淬火作業嚴重失誤時,可使部件在處理時就爆裂。
熱處理裂紋和淬火裂紋,通常易產生于截面薄的部位或材料厚度變化之處,如轉角、臺階、槽,這是由于這些區域冷卻較快因而首先相變。熱處理或淬火作業時,材料的運動被約束,也會影響裂紋位置。熱處理裂紋或淬火裂紋是典型的呈分叉狀的表面指示,在試件上隨機地呈任何方向。
2. 機加工撕裂
鈍的機加工刀具切削不銹鋼管時,或多或少地會使鋼管表面產生粗糙不平的劃痕,這是由于鋼管加工表面被硬化所致,而硬化度取決于切削量的大小、刀具和鋼管的材料。
粗加工時過深的切削紋路和殘留刀痕,具有增大應力的作用,會促使部件過早失效。機加工撕裂雖然檢測較難,但必須精確、細致地加以檢出和判別。
3. 鍍層裂紋
鍍層在鋼管生產中具有廣泛的用途,如裝飾、防腐蝕、抗磨損和修整尺寸不足等。但是,特殊的鍍層材料會產生抗拉或壓縮的殘余應力,如鉻層、銅層和鎳層產生的抗拉應力,會降低部件的疲勞強度。當鍍層中滲入氫或者氫從熱鍍層材料滲入基體金屬時,便產生鍍層裂紋。
產生或引發鍍層裂紋的機理是:材料硬度和殘余應力高,而在施鍍或酸洗作業時吸收了氫氣,則更助長了裂紋的形成。