管坯质量缺陷及其预防-管坯的表面质量缺陷-管坯表面裂纹

   根据管坯标准规定，管坯的表面质量缺陷主要包括管坯表面裂纹、结疤、气孔L（针眼）、重皮、凹坑、沟槽、耳子等。管坯的这些缺陷若不清除干净，就有可能造成所生产的钢管出现表面缺陷。

   管坯的表面缺陷及其对无缝钢管质量的影响与预防措施如下所述。

 1　管坯表面裂纹

   管坯表面裂纹是管坯中经常存在且对钢管质量危害较大的一种缺陷。

   轧制圆管坯的表面裂纹，较之连铸圆管坯的多。其原因：一是用于轧制圆管坯的连铸坯或钢锭本身存在表面裂纹，经轧制后该裂纹会扩展和延长并继续留在管坯的表面；二是用于轧制圆管坯的连铸坯或钢锭在轧制过程中，如果轧制工艺参数设计不合理、工具表面质量不良以及轧制工艺参数调整不正确等，都不可避免地会导致管坯表面产生新的裂纹。

   连铸圆管坯的表面裂纹分为纵裂纹、横裂纹和网状裂纹等几种。

   研究指出，连铸圆管坯的纵裂纹发源于结晶器弯月面初生坯壳的厚度不均。当作用在坯壳上的拉应力超过钢的抗拉强度极限时，在坯壳的薄弱处会产生应力集中而导致管坯产生表面裂纹。在二次冷却区，当铸坯出结晶器之后，该裂纹还会有所扩展。

   连铸圆管坯产生纵裂纹的原因可归纳为如下方面。

   (1)水口和结晶器不对中而产生的偏流对管坯凝固坯壳的冲刷。

(2)保护渣熔化性能不良，液渣层过厚或过薄，导致渣膜厚薄不均，使管坯局部凝固壳过薄。当液渣层< 10mm时，管坯的表面纵裂纹明显增多。

  (3)结晶器液面波动：当液面波动>±l0mm时，管坯的表面纵裂纹发生率为30%左右。

   (4)钢中P+S含量。钢中S> 0.020-/0，P>0.017%时，钢的高温强度和塑性明显降低，管坯表面发生纵裂纹的趋势增大。

   (5)钢中C在0.12%-0.17%时，管坯表面发生纵裂纹的倾向增加。

   防止连铸圆管坯产生表面纵裂纹的措施主要有以下方面。

   (1)保证水口和结晶器对中。

   (2)结晶器液面波动要稳定在+l0mm以内。

   (3)确保合适的浸入式水口插入深度。

   (4)采用合适的结晶器锥度。

   (5)结晶器与二次冷却区上部对弧要准。

   (6)选择性能优异的保护渣。

   (7)采用热顶结晶器。

   连铸圆管坯横裂纹位于铸坯内弧表面振痕的波谷处，通常是隐藏看不见的。横裂纹产生的原因大体包括以下方面。

   (1)振痕太深是连铸圆管坯横裂纹的发源地。

   (2)钢中Al、Nb含量增加，促使质点(AIN)在晶界沉淀，诱发连铸圆管坯横裂纹产生。

   (3)连铸圆管坯在脆性温度900-700℃时矫直。

   (4)二次冷却强度太大。

   防止连铸圆管坯产生表面横裂纹的方法如下。

   (1)结晶器采用高频率、小振幅以减小铸坯内弧表面的振痕深度。

   (2)二次冷却区采用平稳的弱冷却制度，以确保矫直时连铸圆管坯的表面温度大于900℃。

   (3)保持结晶器的液面稳定。

   (4)采用润滑性能良好、粘度较低的保护渣。

连铸圆管坯的表面网状裂纹，只有在管坯酸洗之后才能发现。其产生原因如下。

(l)高温铸坯吸收了结晶器的铜，而铜变成液体之后再沿奥氏体晶界

渗透。

   (2)连铸圆管坯表面铁的选择性氧化，使钢中残余元素（如Cu、Sn等）

残留在管坯表面并沿晶界渗透而形成裂纹。

   防止连铸圆管坯产生表面网状裂纹的方法如下。

   (1)结晶器表面镀Cr或Ni以增加其表面硬度。

   (2)采用合适的二冷水量。

   (3)控制钢中的残余元素，如Cu< 0.20%。

   (4)控制Mn/S值，保证Mn/S> 40。

   除上述的管坯表面裂纹之外，连铸圆管坯的表面还存在一种非常有规律的表面水割裂纹（水平连铸圆管坯相对较严重），这种裂纹一般较浅，不会对钢管的表面质量带来严重的不利影响。

   一般认为，当管坯的表面裂纹深度不超过0.5mm（此值与管坯尺寸的大小有关）时，管坯在加热过程中此裂纹会被氧化掉，不会造成钢管表面缺陷。但是当管坯表面裂纹超过0.5mm时，管坯经轧制后，其裂纹会扩展且形态各异。如果管坯的表面裂纹与管坯轴线平行（这种裂纹在连铸圆管坯上可见），那么穿孔后的毛管表面会出现螺旋状外折。

   管坯表面裂纹在加热过程中会发生严重氧化，经过轧制后，裂纹处常伴有氧化质点、脱碳现象，裂纹中间存在氧化亚铁，裂纹根部比较圆滑。

此现象是生产现场判定铜管表面裂纹是因为管坯带来的，还是在轧制过程中产生的重要依据之一。