中小直徑厚壁高頻不銹鋼焊管生產(chǎn)時(shí)容易產(chǎn)生質(zhì)量問(wèn)題，至德鋼業(yè)從帶鋼邊緣狀況、加熱段燒化段距離、熱處理等幾個(gè)方面分析了影響中小直徑厚壁高頻不銹鋼焊管質(zhì)量的因素．并提出了相應(yīng)的解決措施。

 隨著科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，各行各業(yè)技術(shù)更新不斷，焊管行業(yè)對(duì)高頻不銹鋼焊管的技術(shù)要求也逐步提高。長(zhǎng)期以來(lái)，中小直徑厚壁高頻不銹鋼焊管的質(zhì)量不易控制，浙江至德鋼業(yè)有限公司從試制咖89mmx8mm的抽油泵泵筒管出發(fā)，初步研究了中小直徑厚壁高頻不銹鋼焊管的生產(chǎn)問(wèn)題。

1. 鋼管的材質(zhì)與生產(chǎn)設(shè)備技術(shù)狀況

  試制抽油泵泵筒管采用日本原料SM41B（相當(dāng)于我國(guó)的20鋼），其化學(xué)成分及力學(xué)性能見(jiàn)表。

  生產(chǎn)設(shè)備是從英國(guó)曼內(nèi)斯曼公司引進(jìn)的RL120(即114mm)不銹鋼焊管機(jī)組，其特點(diǎn)為：帶鋼通過(guò)預(yù)彎架后，采用排輥成形，這種成形方法對(duì)帶鋼邊緣拉伸小，不會(huì)產(chǎn)生“波浪”和“鼓包”現(xiàn)象。這臺(tái)機(jī)組的孔形采用雙半徑孔形設(shè)計(jì)，適合焊接厚壁鋼管的要求，并采用四輥式擠壓輥，即水平方向兩擠壓輥橫向擠壓，鋼管焊接兩邊緣各一輥可調(diào)整焊縫的擠壓量。該機(jī)組還配備有液壓清除內(nèi)毛刺裝置，焊縫正火裝置，在線(xiàn)渦流探傷和超聲波探傷設(shè)備，試驗(yàn)壓力為21.1MPa的水壓試驗(yàn)機(jī)，從設(shè)備上具備了生產(chǎn)厚壁鋼管的條件。

2. 帶鋼邊緣狀況對(duì)不銹鋼焊管質(zhì)量的影響

 在試制過(guò)程中，開(kāi)始時(shí)生產(chǎn)的不銹鋼焊管取試樣做壓扁試驗(yàn)，在鋼管外徑壓下不到1/3時(shí)焊縫開(kāi)裂，擴(kuò)口試驗(yàn)也不合格。在排除了擠壓力小，帶鋼寬度不夠，溫度偏高等因素后，發(fā)現(xiàn)在焊接厚壁管時(shí)，帶鋼邊緣狀況對(duì)焊接質(zhì)量有較大的影響。

 理想狀態(tài)下帶鋼邊緣應(yīng)該是Ⅰ形對(duì)接或Ⅱ形對(duì)接，Ⅲ形對(duì)接稍差，而Ⅳ形對(duì)接是最不理想的。

 焊接不銹鋼管時(shí)，高頻電流所具有的集膚效應(yīng)和鄰近效應(yīng)使電流首先流經(jīng)鋼管的上表面和下表面，帶鋼V形對(duì)接的最短回路，造成下半部分加熱速度高于上半部分，會(huì)形成下半部分焊接良好時(shí)上半部分加熱不足，而上半部分達(dá)到正常焊接溫度時(shí)，下半部分已經(jīng)過(guò)熱。生產(chǎn)中使用的縱剪鋼帶，在縱剪過(guò)程中由于厚度的原因，同一剪刃的兩側(cè)上半部分被滾剪剪開(kāi)，下半部分則是撕裂開(kāi)的毛邊，由于擠壓力的作用，毛邊部位比剪開(kāi)部位寬0.30-0.50mm，卷成管筒后，帶鋼是V形對(duì)接，焊接不良。針對(duì)這種情況，在生產(chǎn)中加上了刨邊裝置，使帶鋼邊緣Ⅰ形或Ⅱ形對(duì)接，從而保證了焊接質(zhì)量。

3. 加熱段燒化段對(duì)厚壁電焊鋼管質(zhì)量的影響

 在試制時(shí)發(fā)現(xiàn)，傲壓扁擴(kuò)口試驗(yàn)不合格的不銹鋼焊管，其低倍金相組織為：雙腰鼓區(qū)域完整清晰，中間腰部達(dá)到1/3壁厚，金屬流線(xiàn)上升角為500左右，完全合乎標(biāo)準(zhǔn)。觀察試樣高倍金相組織，焊縫在管內(nèi)外壁兩側(cè)面是較為粗大的魏氏組織+珠光體+鐵素體，在中間部位組織呈粗大塊狀、柱狀鐵素體+珠光體。這種現(xiàn)象在以往薄壁管焊接時(shí)未曾出現(xiàn)。

 經(jīng)分析認(rèn)為：管坯邊緣加熱焊接時(shí)，管坯側(cè)邊加熱區(qū)溫度呈梯度分布，在同一截面上管坯的內(nèi)外表面溫度高于中心部位，加熱區(qū)等溫線(xiàn)呈U形，管坯在焊接過(guò)程中，向擠壓方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，中心部位溫度比管坯內(nèi)外表面偏低，在溫度達(dá)到焊接溫度時(shí)，管坯的邊緣達(dá)到了熔融狀態(tài)，中心與邊緣熔化不均，在這種狀態(tài)下管坯進(jìn)入擠壓段，使粗大的奧氏體晶粒受力后產(chǎn)生畸變，在外力的作用下被擠壓拉長(zhǎng)，經(jīng)冷卻后固定為有方向性的柱狀、條狀晶體。其表現(xiàn)為晶粒粗大，晶間結(jié)合力小，力學(xué)性能不合格。這種現(xiàn)象在焊接厚壁管時(shí)表現(xiàn)突出，而在焊接薄壁管時(shí)，由于管壁薄在管坯上加熱的溫度梯度不明顯，即使加熱段燒化段調(diào)整不合理，在焊縫上只會(huì)反映出假焊、漏焊等缺陷。適當(dāng)?shù)卦黾恿诉@兩段的距離，降低了高頻電流，問(wèn)題就迎刃而解了。

4. 對(duì)焊縫進(jìn)行正火處理，改善焊縫組織

 由于不銹鋼焊接管是在局部加熱后制造成的，焊接區(qū)域受加熱、冷卻、組織應(yīng)力、擠一壓一彎等綜合應(yīng)力的影響，焊縫與母材金屬相比，強(qiáng)度、硬度高，塑性、韌性低，力學(xué)性能不均勻。對(duì)焊縫進(jìn)行正火處理，焊接區(qū)域的晶粒細(xì)化為7-8級(jí)，組織得到了改善，受擠壓后形成的焊接區(qū)域與金屬流線(xiàn)消失，不銹鋼焊管的整體性能得到了提高。

5. 結(jié)論

 以89mmx8mm的抽油泵泵筒管為例，從幾個(gè)方面分析了影響中小直徑厚壁高頻不銹鋼焊管質(zhì)量的因素，并提出了在生產(chǎn)中加刨邊裝置，使帶鋼邊緣Ⅰ形或Ⅱ形對(duì)接；適當(dāng)增加加熱段燒化段距離；對(duì)焊縫進(jìn)行正火處理等改進(jìn)的措施。今后就這一問(wèn)題還要作深入地分析研究，使中小直徑厚壁高頻不銹鋼焊管的質(zhì)量得到迸一步的提高。