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高精度冷拔无缝钢管内壁表面质量的分析

2018-08-13   来源:   点击数:65次 选择视力保护色: 杏仁黄 秋叶褐 胭脂红 芥末绿 天蓝 雪青 灰 银河白(默认色)   合适字体大小:
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  中国无缝管网据新闻报道:无缝钢管的质量由制造厂技术质量监督部门进行检查和验收。液压(气动)缸筒用高精度冷拔管经过国内各生产厂家十几年的生产研究,已经在我国液压(气动)行业发挥出越来越大的作用,然而,由于缸筒用管内孔质量要求较高,冷拔管只有在珩磨后才能满足要求,所以,冷拔时予留的珩磨量大小对于提高珩磨机的生产效率、降低生产成本非常关键。为此,我们对冷拔管的内壁表面质量进行了专题的分析研究。
  
  1、冷拔管的内壁表面缺陷
  
  高精度冷拔管内表面粗糙度Ra≤0.8μm,内径尺寸精度可以达到H9~H10,只有如此才能保证珩磨后达到H7~H8的内孔尺寸和Ra≤0.2μm的内表面粗糙度要求。影响珩磨管表面粗糙度的主要因素除珩磨机设备精度外,冷拔管内表面质量是另一关键点,冷拔管内表面缺陷经国内A厂实测数据分类,主要有3种。
  
  1.1.麻点
  
  冷拔管经粗珩后,可以发现其表面由许多凹点状缺陷,此种缺陷如果没有磨去会严重影响缸筒内孔光洁度,对于缸筒来说便属于废品。
  
  1.2.划伤
  
  划伤缺陷是冷拔时产生的,一般为一条沿钢管轴线方向上的划痕,必须有超过此划痕深度的珩磨余量,才可能磨去此种缺陷,加工出合格的缸筒。
  
  1.3.不圆
  
  冷拔管在生产时,固定在芯杆上的内模是可以上下浮动的,所以,冷拔管内径不象机加工管一样平直。另外,有些热轧管、同管壁厚差较大,冷拔变形时由于管内存在变形不均匀现象,容易产生冷拔管的不圆点。此管经珩磨后便会发现内孔有一个片状表面与其它地方反光度不同,如果磨削量较小,此处连冷拔时的磷化层也未磨去。严重影响缸筒表面质量。
  
  据A厂多年来对珩磨管表面缺陷的跟踪分析,由于冷拔原因产生的各种缺陷所占比例见表1。
  
  中国无缝管网据新闻报道:冷拔管的表面缺陷
  
  缺陷名称 麻点 划伤 不圆
  
  所占比例(%) 87 10 3
  
  1. 4.内表面缺陷的分析
  
  冷拔管内壁表面缺陷主要是麻点,占87%;其它两种缺陷仅占13%。而且划伤与不圆可以通过改变冷拔工艺进行改善,甚至可以达到杜绝,而麻点缺陷是热轧管本身就存在的,无法在冷拔时消除。随着生产工艺的逐步成熟,麻点已经成为影响冷拔管内壁表面缺陷的致命伤,加强对麻点缺陷的分析研究,减少麻点缺陷是提高缸筒成材率的主要措施。
  
  2. 麻点缺陷的检验、分析
  
  2.1麻点缺陷的外观
  
  (1)热轧管
  
  选择国内B厂生产的27SiMn热轧管Ф114×10,酸洗后钢管内壁存在的细密麻点经体视显微镜放大观察,此麻点为内壁光滑的大小深度不一的圆坑。坑外形基本上近似圆形(尺寸见表2),有的稍椭圆,坑的内壁与底部光滑,未见明显的氧化铁皮与非金属夹杂(照片1)。
  
  (2)冷拔管
  
  上述热轧管经30%的减壁冷拔后,规格为Ф114×7,观察发现,钢管内壁布满黑色麻点,其外口的形状基本上为拉长的椭圆形,边缘不光滑,长轴沿拔制方向(尺寸见表2)。坑的底部可见不同结晶面的金属光泽,未见氧化铁皮与非金属夹杂(照片2)。
  
  表2 麻点外口尺寸
  
  钢管类型 麻点外口尺寸(长轴×短轴),mm
  
  热轧管 0.62×0.52、Ф0.57、Ф0.48、Ф0.28、Ф0.12
  
  冷拔管 1.2×0.69、1.02×0.49、1×0.49、0.94×0.69、0.66×0.42
  
  注:观察面积20×10mm2,按大、中、小类型挑选典型测量点5点。
  
  2.2显微镜观察与测量
  
  切取钢管纵向与横向试样,使金相观察面为麻点的纵向或横向截面,观察麻点截面形状,并测量其深度,结果如下:
  
  2.2.1管内壁脱碳层深度及麻点深度(见表3)
  
  管内壁脱碳层深度及麻点深度(mm)
  
  钢管类型 脱碳层深度 麻点深度
  
  热轧管 0.27、0.38 0.35、0.43、0.12、0.15
  
  冷拔管 0.22、0.32 0.09、0.09、0.12、0.17、0.16
  
  2.2.2麻点的形状
  
  (1)热轧管:在纵向或横向试片上,麻点截面均为表面光滑的圆坑,坑壁及底部未见氧化铁皮及非金属夹杂,金相组织正常,较浅的坑在脱碳层内,而较深的坑已超过脱碳层深入金属基体。钢管基体组织为:铁素体+珠光体(照片3、4)。
  
  (2)冷拔管:在纵向试片上麻点截面为扁平的英文字母“C”形状,表面开口较小,内部扩大,且底部较平整,这符合热轧管圆坑状麻点经冷拔变形后的形状。
  
  2.3检验结果分析
  
  Ф114×7规格的27SiMn冷拔管内壁麻点是热轧管内壁麻点经冷拔变性后遗留下来的,试验观察到的热轧管麻点最大深度为0.43mm,冷拔管麻点最大深度为0.17mm。为了消除内壁麻点,热轧管内表面机加工余量为减壁0.5mm以上;若采用冷拔管珩磨工艺,则珩磨余量为0.2mm(壁厚),减少了机加工(或珩磨)的余量。
  
  3、减小冷拔管内表面缺陷的措施
  
  根据麻点缺陷的形成机理分析,冷拔变形可以减小麻点的深度,或者形成麻点被覆盖甚至消除的假象,实际却无法彻底消除麻点缺陷。所以,未经珩磨的冷拔管直接加工成缸筒是无法保证产品质量的,只有采取以下措施尽量减小麻点缺陷,降低珩磨余量。
  
  3.1加大冷拔变形量
  
  由照片3、4、5比较可知,冷拔后麻点深度明显减小,所以,增加冷拔变形道次,加大总变形量,可以达到降低麻点深度,减小珩磨磨削余量的目的。
  
  3.2优选热轧管坯料
  
  冷拔管麻点缺陷均是由热轧管所引起的,所以,通过选择锈蚀程度小、壁厚均匀的热轧管,可以减少麻点缺陷,提高缸筒的成材率。
  
  3.3热轧管内孔缺陷清理
  
  据资料分析,日本、德国等企业生产高精度冷拔管,冷拔前均对热轧管采取探伤以及内表面缺陷清理,从而保证冷拔管内孔无麻点等缺陷,使珩磨的加工余量达到最小,降低了生产成本,提高了生产效率。
  
  4、结语
  
  (1)冷拔管直接加工成缸筒,质量无法保证,最好留0.2mm(壁厚)珩磨量,磨后再加工使用。
  
  (2)冷拔管内孔麻点缺陷是影响缸筒内孔表面质量的主要原因。
  
  (3)麻点缺陷是由热轧管产生的,冷拔可以减小缺陷深度却无法消除该缺陷。
  
  (4)采取加大冷拔变形量、优选热轧管坯料、对热轧管内孔进行缺陷清理,可以提高冷拔管内壁表面质量,减小珩磨余量,降低珩磨成本,提高珩磨生产效率。具有较好耐腐蚀性的无缝钢管、离心铸造管和焊接合金管线钢管。主要产品为加工有坡口的钢管。如果需要切直或其他特殊管端的平端钢管,对管端的特殊要求应提交购方和制造商协商。公称尺寸为25.4~1066.8mm。
  
  中国无缝管网据新闻报道:钢管有LC30-1812、LC52-1200、LC65-2205、LC65-2506、LC30-2242五种钢级。
  
  钢管具有较好的耐腐蚀性,适合于石油和天然气行业输送天然气、水和原油。
  
  钢管主要在现场进行环向对接,但制造商不对现场焊接负责。外径大于159mm的无缝钢管或截面周长大于500mm的异形无缝钢管,可散装交
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