Orsakerna, effekterna och förebyggandet av stratifieringen av fyrkantsrör

Skiktning av ämnet hänvisar till fenomenet där skikt-liknande metallseparation sker parallellt med valsriktningen inom ämnet (för sömlösa fyrkantsrör motsvarar det det cirkulära rörämnet; för kall-formade och svetsade fyrkantsrör motsvarar det stålplåten eller bandämnet). Detta är en dold inre defekt. Orsakerna kan delas in i två huvudkategorier:inneboende metallurgiska defekter och inducerade av efterföljande processer. Så småningom expanderar den till makroskopisk skiktning under den plastiska deformationsprocessen.

• Aggregation av icke-metalliskinneslutningar: Under ståltillverkning kan ofullständig deoxidation och otillräcklig mjukblåsning vid raffinering, såväl som avlagringar eller erosion av eldfasta material, resultera i hårda inneslutningar med hög -smältpunkt- som Al₂O₃, sulfider och kalcium-aluminat kvar i det smälta stålet. Dessa inneslutningar har ingen plasticitet och förlängs under valsning till tunna, svaga lager, och blir kärnan i gränsytan för delaminering.
• Internella defekter hos stränggjutningsämnen: Under den kontinuerliga gjutprocessen kan central porositet, krympningshåligheter och underjordiska bubblor finnas kvar om de inte är helt svetsade under efterföljande valsning. De kommer att pressas in i skiktade luckor; samtidigt kan central kolsegregering och bandstruktur orsaka ojämna mekaniska egenskaper hos tvärsnittet, och bindningskraften för segregeringszonen är mycket lägre än matrisens, vilket gör den benägen att separera under stress.

• Inkonsekvent uppvärmning och felaktig temperatur:Om rörämnet inte värms upp ordentligt eller det finns en stor temperaturskillnad över tvärsnittet (vanligtvis känd som "yin-yang-yta"), kommer det att resultera i ojämn metallplasticitet, och under deformation kommer mellanskiktets skjuvspänning att överstiga bindningsstyrkan, vilket orsakar separation längs den svaga ytan; om uppvärmningstemperaturen är för låg kommer den totala plasticiteten att vara otillräcklig, och under håltagning/valsning är inre defekter mer benägna att dras isär.
• Felöverensstämmelse mellan piercing/rullningsparametrar (sömlös process):  Under sned rullning, om rullhastigheten är för hög och matningsvinkeln är för liten, kommer rörämnet att utsättas för överdriven axiell skjuvpåkänning, vilket gör att interna mindre defekter dras isär och sträcker sig längs den axiella riktningen, vilket bildar ett lager parallellt med rörväggen; överdriven enkel-reduktion och överdrivet verktygsslitage kommer också att förvärra det ojämna metallflödet, vilket utlöser skiktning.
• Spänningskoncentration vid kallböjning (svetsprocess): Den befintliga mindre inre skiktningen i bandstålet kommer att expandera längs tjockleksriktningen under den upprepade böjpåkänningen under kallböjningsformning; orimlig fördelning av formningspassager och överdriven enkel-passeringsdeformation kommer också direkt att orsaka skjuvskiktning i tjockleksriktningen.
• Fnkontrollerad efter-rullande kylning: Om kylningshastigheten är för hög kommer den samtidigt att generera stora termiska spänningar och mikrostrukturspänningar, vilket orsakar att mikrosprickor bildas i den centrala segregationszonen; felaktig stackkylning och för tidig avstapling kommer att förhindra att spänningen släpps helt och så småningom utvecklas till makroskopisk skiktning.

Lagerdefekten kännetecknas av dess döljande (det mesta av det är osynligt för blotta ögat) och dess vidsträckthet. Det försvagar i grunden rörmaterialets prestanda och utgör betydande risker för kvalitet och användningssäkerhet.

• Betydande försämring av mekaniska egenskaper: Skiktning kommer att göra att rörmaterialets effektiva lagerväggtjocklek minskar, och draghållfastheten i det skiktade området kommer att sjunka med 30% till 50%, slagsegheten kan minskas till under 10J, och plasticiteten (töjningen) och utmattningsmotståndet kommer också att minska samtidigt; kanterna på skiktningen är naturliga spänningskoncentrationspunkter och de är benägna att snabbt expandera under yttre kraft.
• Fel i processprestanda: Under efterföljande kallböjning, expansion, tillplattning och bockningsbearbetning kommer skiktningsområdet att spricka direkt; om det finns skiktning vid rörändens spår, kommer svetsning att orsaka ofullständig smältning och slagginneslutning under svetsning, vilket direkt resulterar i en okvalificerad svetsfog.
• Underlåtenhet att uppfylla standardkraven för testning: När ultraljudstestning (UT) utförs enligt standarder som GB/T 20490, kommer skiktningen att visa uppenbara defektvågor, som är de centrala interna defekterna för att fastställa avvikelse, vilket direkt leder till produktnedgradering eller skrotning.

• Risk för fraktur av strukturella lager: När den används i strukturella scenarier som att bygga nätstrukturer och mekaniska stöd, kommer skiktning under statiska belastningar att gradvis expandera, vilket leder till sektionsbrott; under alternerande belastning kommer det snabbt att framkalla utmattningssprickor, vilket orsakar plötsliga spröda sprickor och resulterar i strukturella säkerhetsolyckor.
• Trycklager-läckage och sprängning: När den används för vätsketransport och tryckrörledningar, kommer expansionen av skiktningen mot innerväggen att orsaka läckage av rörväggen. Under högt-tryck kan det spricka direkt; om man transporterar svavel-innehållande väte eller sura medier, kommer skiktningsgaporna att utlösa väte-inducerad sprickbildning (HIC) och spaltkorrosion, vilket påskyndar brottet i rörmaterialet.
• Hållbarhet och utseendeförsämring: Efter att det korrosiva mediet kommer in i skiktningsspalterna kommer det att orsaka inre dold korrosion, gradvis förstöra rörmaterialet inifrån och ut, vilket avsevärt förkortar livslängden; kraftig skiktning kommer också att orsaka att rörytan buktar ut, storleksavvikelser och bubbelbildning och flagning efter galvanisering eller beläggning.

• Förbättra renheten hos smält stål och kvaliteten på stränggjutning:

1. Stärka LF/VD-raffineringsprocesser för att säkerställa varaktigheten av mjuk argonblåsning, främja flotation och utsläpp av inneslutningar; använd kalciumbehandling för att modifiera hårda Al₂O₃-inneslutningar, omvandla dem till sfäriska låg-smältpunkts-inneslutningar, vilket minskar källan till ark-liknande skiktning.
2. Använd en form + elektromagnetisk omrörning under hela den kontinuerliga gjutningsprocessen för att minska central segregation och central porositet; kontrollera draghastigheten stadigt för att undvika rullslagg och underjordiska bubblor.

• Inspektera noggrant råvaror vid tillträde tilldefabrik: För ämnen/plåtar som kommer in på fabriken måste 100 % ultraljudsför-inspektion utföras för att upptäcka inre skiktning, inneslutningar och porositetsdefekter. Okvalificerade ämnen måste direkt avvisas; samtidigt måste ytsprickor och ärr slipas ner för att undvika förlängning av ytdefekter under rullning.

• Standardisera förberedelse av ämnesuppvärmning: Baserat på ståltypen, formulera exakta värmekurvor, kontrollera uppvärmningshastigheten för att säkerställa enhetlig värmepenetration; planera den centraliserade lastningen av ämnen av samma specifikation och ståltyp i förväg för att undvika ojämn uppvärmning på grund av storleksskillnader.

• Kontrollera uppvärmningsprocessen exakt: Säkerställ hålltiden för utjämningssektionen, kontrollera temperaturskillnaden för rörsektionen inom det tillåtna intervallet, eliminera "dubbla sidor" och låg-temperaturrullning; kontrollera strikt den övre gränsen för uppvärmningstemperaturen för att undvika minskningen av intergranulär bindningskraft på grund av överhettning.

• Optimera piercing- och rullningsparametrarna (sömlös process):

1. Kontrollera rullhastigheten under den kritiska skiktningshastigheten, öka lämpligt matningsvinkeln, minska den axiella skjuvspänningen under håltagning och undvik generering av skiktning från deformationsmekanismen.
2. Fördela reduktionsmängden för varje passage rimligt för att undvika överdriven deformation i en enda passage; kontrollera regelbundet slitaget på rullar, styrplåtar och huvuden, byt ut dem i tid om slitaget överskrider gränsen och säkerställ ett jämnt metallflöde.

• Optimera kallböjnings- och svetsprocessen (svetsprocess): Förfina formningspassagerna, minska den enkla -passeringsdeformationsvinkeln, minska skjuvspänningen i tjockleksriktningen, undvik expansion av inre skiktning av remsan; matcha hög-svetseffekten och extruderingsmängden för att säkerställa svetsens smältkvalitet, undvika skiktning av svetsen.

• Standardisera efter-rullande kylning och långsam kylning: 

1. Kontrollera efter-rullningshastigheten med en stabil hastighet på 3 till 5 grader/s, undvik bildning av spröd bainit i kärnan av tjocka-väggar och minska den organisatoriska stressen.
2. Implementera konstant-temperaturstapling och långsam kylning: för tjocklekar som är mindre än eller lika med 50 mm bör långsam kylning vara större än eller lika med 12 timmar; för tjocklekar > 50 mm bör långsam kylning vara större än eller lika med 24 timmar.Starttemperaturen för stapeln bör vara högre än eller lika med 500 grader. Tillåt inte tidig avstapling; för tallrikar med liknande längd och bredd, stapla dem ihop och vid behov linda in dem med asbestduk för isolering för att förhindra att kanterna svalnar för snabbt. 

• Full täckning av icke-förstörande testning av färdiga produkter: Följ GB/T 20490-standarden för att utföra automatisk ultraljudstestning, täcka hela rörväggen till 100 %, exakt lokalisera skiktningsdefekter; lägg till manuell-ominspektion i änden av röret för att undvika att defekta produkter släpps.
• Värmebehandling och prestandaverifiering: Hög-stål, tjocka-väggiga fyrkantiga och rektangulära rör genomgår normaliserings- och härdningsbehandling för att eliminera kvarvarande spänningar, homogenisera strukturen och förbättra segregeringen för segregering; provtrycksutjämning, expansion och kallböjningsprocesstest för att verifiera att det inte spricker skikt under bearbetningsbelastningar.
• Defektspårbarhet och förbättring av sluten-slinga: När en skiktningsdefekt upptäcks, omvänd spåra ståltillverknings-, gjutnings- och valsningsprocessparametrarna baserat på defektens form och distribution, identifiera orsaken och omedelbart justera processen; mindre skiktning kan få den defekta sektionen bort och nedgraderad för användning, medan allvarlig skiktning resulterar i att hela sektionen skrotas.