隨著天然氣和石油等能源產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，利用管道進(jìn)行運(yùn)輸成為最便捷、最實(shí)用、最重要的運(yùn)輸方式，與其同時(shí)發(fā)展的就是管線鋼。我國(guó)進(jìn)行西氣東輸、北油南運(yùn)工程，建設(shè)惠及全國(guó)的管線網(wǎng)絡(luò)，管線鋼存在廣闊的市場(chǎng)。2020年，唐鋼新區(qū)2050熱軋產(chǎn)線建成投產(chǎn)，唐鋼逐步向管線鋼領(lǐng)域靠攏[1−4]。2021年初進(jìn)行X80M初次試生產(chǎn)，鑄坯經(jīng)過(guò)軋制后，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)鋼卷實(shí)物檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)頭尾下表面，均存在不同程度舌狀翹皮缺陷，通過(guò)對(duì)同爐號(hào)未軋制鑄坯的表面檢查，發(fā)現(xiàn)鑄坯角部存在橫裂缺陷，帶有舌狀翹皮缺陷的鋼卷送往客戶進(jìn)行試制確認(rèn)，探傷均不合，缺陷出現(xiàn)在焊口附近，提高銑邊量后依舊無(wú)法消除，影響客戶使用。為此唐鋼質(zhì)量管理部、唐鋼熱軋事業(yè)部、唐鋼技術(shù)中心組成了攻關(guān)小組對(duì)舌狀翹皮缺陷進(jìn)行攻關(guān)。

1.   舌狀翹皮

1.1   舌狀翹皮表面檢測(cè)結(jié)果

X80M管線鋼舌狀翹皮缺陷頭部呈舌尖狀，舌尖處有翹起或裂紋，裂紋沿舌尖兩側(cè)延伸一段距離，位置一般距邊部20~40 mm左右，有的達(dá)到50 mm，出現(xiàn)在帶鋼的下表面，上表面未發(fā)現(xiàn)，形貌如圖1所示。制管后，舌狀翹皮缺陷位于焊口邊部或一部分融入焊口，導(dǎo)致探傷報(bào)警，形貌如圖2。

1.2   舌狀翹皮微觀檢測(cè)分析

對(duì)X80M管線鋼舌狀翹皮缺陷進(jìn)行檢驗(yàn)分析，利用金相顯微鏡、掃描電鏡等檢測(cè)手段分析其是否存在脫碳及氧化質(zhì)點(diǎn)，微觀狀態(tài)下的組織形貌如圖3。通過(guò)金相顯微鏡、掃描電鏡檢測(cè)結(jié)果，此缺陷深度達(dá)到1~2 mm，基體組織為典型鐵素體+珠光體組織（圖4），舌狀翹皮缺陷邊部存在輕微脫碳層及大量的硅錳氧化質(zhì)點(diǎn)。氧化質(zhì)點(diǎn)（圖5）和脫碳的出現(xiàn)都屬于高溫作用的結(jié)果：氧化質(zhì)點(diǎn)是高溫下缺陷中氧化物沿氧擴(kuò)散，硅錳等元素與氧氣結(jié)合，從而析出的結(jié)果，而脫碳是由于鑄坯在高溫加熱條件下導(dǎo)致碳因氧化而損失。故初步斷定鑄坯缺陷是造成舌狀翹皮缺陷的根本原因[5]。

2.   舌狀翹皮形成原因與機(jī)理分析

對(duì)同爐次X80M管線鋼未軋制鑄坯的角部進(jìn)行取樣，對(duì)樣品進(jìn)行鹽酸浸蝕，通過(guò)鹽酸浸蝕后，鑄坯角部發(fā)現(xiàn)了比較明顯的裂紋如圖6。從鑄坯上可以看出鑄坯角部裂紋較明顯，呈無(wú)規(guī)律的線狀形態(tài)，長(zhǎng)度為20~50 mm、深度為1~3 mm。這些角部裂紋位于鑄坯外弧角下部，與鑄坯振痕重疊，不易被發(fā)現(xiàn)[6]。

由于X80M管線鋼合金成分復(fù)雜，其中加入了如Ti、V、NB、Mo等微量元素[7−8]使得鑄坯變得比一般鑄坯的脆性高，易造成角部橫裂，并使得X80M的塑性變差。同時(shí)，鑄坯在冷卻過(guò)程中，各部位冷卻不均，邊部尤其是角部的冷卻速度快，在振痕處形成角橫裂。同時(shí)唐鋼X80M管線鋼鑄坯在設(shè)計(jì)鑄坯寬度和軋制寬度時(shí)，采用較寬鑄坯減寬軋制，在鑄坯經(jīng)過(guò)軋制時(shí)，由于定寬機(jī)作用，將邊部的角橫裂缺陷（圖7）向下表面延伸，出現(xiàn)在下表面邊部。同時(shí)，該鋼種由于采用精軋入口溫度目標(biāo)值低于950 °C，卷取溫度低于450 °C的軋制工藝制度，且粗軋多道次、長(zhǎng)時(shí)間擺鋼，致使邊部溫降更加明顯，經(jīng)過(guò)粗軋多道次軋制后，邊部形成的舌狀翹皮缺陷，未能通過(guò)精軋軋制消除。

3.   舌狀翹皮控制方法

管線鋼X80M含有Nb、Mn、Ni、V等多種合金成分，對(duì)角橫裂出現(xiàn)有較明顯的影響，同時(shí)影響著X80M管線鋼的拉伸性能，在生產(chǎn)過(guò)程中需要盡量減少成分的改變。因此，為了保證X80M管線鋼試制的順利進(jìn)行，唐鋼主要是從鑄坯處理和熱軋工藝兩個(gè)方面，減輕和遏制舌狀翹皮的形成

3.1   火焰切角或倒角結(jié)晶器

唐鋼對(duì)鑄坯進(jìn)行下線處理，對(duì)鑄坯4個(gè)角均進(jìn)行火焰切角，如圖8，盡可能消除角部橫裂，安排專(zhuān)門(mén)人員進(jìn)行鑄坯切角后的鑄坯檢驗(yàn)，同時(shí)也確保了X80M工藝?yán)渑餮b爐。

3.2   等寬或少減寬軋制

客戶制管過(guò)程中對(duì)試制鋼卷首先進(jìn)行銑邊操作，銑邊量在10~25 mm，舌狀翹皮缺陷出現(xiàn)在焊口，焊接的焊口方式一般有2種：X型焊口（如圖9）和Y型焊口（如圖10），客戶使用的為Y型焊接口，需要對(duì)上表面進(jìn)行切口處理。故我們需要將舌狀翹皮缺陷盡可能靠近邊部，首先通過(guò)客戶銑邊消除，如果銑邊不能消除也可以使舌狀翹皮位于切口位置，從而通過(guò)切口處理消除。因此在軋制過(guò)程中需要減少定寬量：將初次軋制的1600 mm→1560 mm軋制，修改為1580 mm→1565 mm軋制，使角橫裂向下表面延伸量減少，更靠近邊部，以便于通過(guò)銑邊或者切口處理消除舌狀翹皮缺陷。

4.   結(jié)束語(yǔ)

管線鋼屬于多合金鋼種，具有脆性高、塑性差的特性，鑄坯在冷卻過(guò)程中，各部位冷卻不均，邊部尤其是角部的冷卻速度快，在振痕處易造成鑄坯角部橫向裂紋，鑄坯角部橫向裂紋遺傳到熱軋工序形成舌狀翹皮缺陷。在連鑄區(qū)域，通過(guò)對(duì)鑄坯的火焰切角、使用倒角結(jié)晶器等手段可以有效消除舌狀翹皮缺陷；在熱軋區(qū)域，通過(guò)減小定寬量，使舌狀翹皮邊緣化，通過(guò)客戶銑邊或切口處理操作消除，滿足客戶使用。

參考文獻(xiàn)

文章來(lái)源——金屬世界