常見不銹鋼管生產(chǎn)缺陷有哪些

 不銹鋼管的牌號(hào)較多，應(yīng)用場(chǎng)景也各有不同，一般按照鋼的金相類型可以劃分成：奧氏體、馬氏體、鐵素體、沉淀硬化型、雙相不銹鋼管。1897年首次在鋼中添加了鉻元素，在此基礎(chǔ)上，又進(jìn)行了更深入的研究，并在二十世紀(jì)初公布了鉻-鎳鋼的研制成果，開創(chuàng)了奧氏體不銹鋼研究的先河。時(shí)至今日，在不銹鋼管制造與使用中，奧氏體已經(jīng)是牌號(hào)最多、用量最大的一種，大體上占據(jù)了全年生產(chǎn)總量的65~70%。

  奧氏體不銹鋼管不只是使用量巨大，它在耐腐蝕性能、力學(xué)性能和加工工藝性能等方面也優(yōu)于其他的鋼種，因此其使用領(lǐng)域也很廣泛。石油化工行業(yè)常使用奧氏體不銹鋼制成的壓力容器來(lái)儲(chǔ)存液體或者氣體，例如揚(yáng)子石化的環(huán)氧乙烷儲(chǔ)存球罐是使用牌號(hào)為06Cr19Ni10的奧氏體不銹鋼管制造而成的。核電反應(yīng)堆的主回路管道、蒸汽發(fā)生器等重要部件，也常使用奧氏體不銹鋼制作。這些奧氏體不銹鋼管的應(yīng)用方式都是在安全性要求極高的場(chǎng)合，一旦發(fā)生事故，將造成重大生命和財(cái)產(chǎn)損失的嚴(yán)重后果。

 大型的奧氏體工件無(wú)法一次性制造成形，需使用焊接的方式逐步拼接完成。但是在焊接過(guò)程中，由于焊接工藝、焊接環(huán)境、人為因素、母材特性等眾多因素，極易導(dǎo)致奧氏體不銹鋼管焊縫（以下簡(jiǎn)稱奧氏體焊縫）中可能會(huì)出現(xiàn)各種類型的缺陷。焊縫缺陷的種類較多，常見且危害較大的類型一般有如圖所示的裂紋、夾渣、未焊透和氣孔等。

 1. 裂紋 

    是一種在焊縫中很常見的缺陷類型，一般呈現(xiàn)面狀形態(tài)，形成的原因主要有焊接應(yīng)力，以及一些導(dǎo)致脆性增加的因素。這些因素導(dǎo)致了金屬原子間的結(jié)合力遭到破壞，從而在晶粒間或晶粒內(nèi)形成新的分界面。按照產(chǎn)生部位、產(chǎn)生溫度、尺寸大小、相對(duì)焊道方向、產(chǎn)生形態(tài)和產(chǎn)生原因等條件可將裂紋分為多個(gè)類型。

    裂紋具有潛伏性和擴(kuò)展性，是對(duì)焊縫安全性具有巨大威脅的一種缺陷類型。潛伏性是指一部分裂縫會(huì)在焊縫金屬冷卻后立馬形成，而另一部分的裂紋會(huì)在推遲不等的時(shí)間后才形成，因此容易被忽略。擴(kuò)展性是指在腐蝕或者變載荷的作用下，裂紋作為斷裂源逐漸擴(kuò)展，最終導(dǎo)致焊縫斷裂，從而造成設(shè)備破壞的后果。

 2. 夾渣 

    是一種在焊接過(guò)程中殘留在金屬材料內(nèi)部的塊狀或彌散狀?yuàn)A雜物，一般常出現(xiàn)于焊縫內(nèi)部或熔合區(qū)。多層焊道焊接時(shí)，焊道間的藥皮留有殘余、焊接的電流和時(shí)間不足、焊條質(zhì)量不合格、以及焊接操作手法不當(dāng)?shù)榷喾N問(wèn)題，都會(huì)造成焊縫夾渣。夾渣的外形一般呈現(xiàn)不規(guī)則的狀態(tài)，常見的有點(diǎn)狀和線狀兩種類型。

    相比于對(duì)安全性威脅較高的裂紋等面狀缺陷，屬于體積型缺陷的夾渣對(duì)安全性的威脅程度較低。夾渣一般會(huì)呈現(xiàn)分散點(diǎn)狀型或者連續(xù)密集型兩種分布情況，在循環(huán)載荷或者隨機(jī)載荷的作用下擴(kuò)散成裂紋缺陷，最終造成工件斷裂。同時(shí)夾渣的存在會(huì)縮小焊縫接頭承受載荷的能力，從而使工件無(wú)法達(dá)到相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的質(zhì)量等級(jí)。

 3. 未焊透 

    形成的原因是母材或者焊條沒(méi)有被充分加熱，導(dǎo)致兩個(gè)接頭之間的間隙沒(méi)有完全被熔融的金屬完全填滿，按形成位置的差異可分成根部和中間兩種未焊透。根部未焊透一般存在于單V型或單U型坡口的單面焊中，形成的原因?yàn)橐簯B(tài)熔融金屬未進(jìn)入根部鈍邊；中間未焊透存在于雙V型或雙U型坡口的雙面焊中，產(chǎn)生原因?yàn)橐簯B(tài)金屬未進(jìn)入中間鈍邊。

    未焊透與結(jié)構(gòu)斷裂韌度之間的規(guī)律至今仍未確定，因此未焊透對(duì)焊縫安全性的影響程度也難以評(píng)定，通常將其簡(jiǎn)化為裂紋處理。未焊透一般沿母材對(duì)接縫隙處呈連續(xù)狀，長(zhǎng)度越大危害也越大，美國(guó)ASME標(biāo)準(zhǔn)中直接規(guī)定了不允許未焊透缺陷的存在，我國(guó)壓力容器相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)也有規(guī)定，必須將未焊透打磨干凈才能符合使用要求。

  4. 氣孔 

    是指焊接時(shí)焊縫中熔融的金屬?gòu)耐饨缥諝怏w，或者因焊接反應(yīng)而產(chǎn)生氣體，這些氣體在液態(tài)金屬凝結(jié)成固體的過(guò)程中沒(méi)有及時(shí)逸散出去，在對(duì)接接頭內(nèi)部形成了氣穴?？梢孕纬蓺饪椎臍怏w種類較多，奧氏體熔化焊中常見的氣孔一般是由氫氣或者一氧化碳形成的。類似于夾渣，氣孔是一種體積缺陷，容易造成應(yīng)力集中、減少焊接接頭承受載荷的能力、降低金屬結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度以及塑性等問(wèn)題，同時(shí)還會(huì)使壓力容器的焊縫變得疏松，最終導(dǎo)致泄漏等事故。焊縫的失效容易引起各種安全問(wèn)題，這會(huì)給工業(yè)生產(chǎn)造成極大的潛在威脅，常見的情況有壓力容器和核電管道等重要部件的失效。例如核電站的奧氏體不銹鋼回路管道上，即使發(fā)生一個(gè)簡(jiǎn)單的焊縫破裂事故，但如果處理不當(dāng)，最終也可能會(huì)成為“極限事故”工況的導(dǎo)火索。

 因此本文的選題背景為：大型的奧氏體不銹鋼工件一般無(wú)法一次成形，需使用焊接的方法拼接而成。這些工件在一些重要場(chǎng)合中服役時(shí)，焊縫中的缺陷極易在載荷和腐蝕的作用下生長(zhǎng)和擴(kuò)大，最終導(dǎo)致焊縫發(fā)生泄露或者斷裂的情況。為了避免因焊縫失效而造成生產(chǎn)事故，需要使用一種合適的檢測(cè)方法，對(duì)奧氏體不銹鋼工件的制造質(zhì)量和服役情況進(jìn)行可靠的安全評(píng)估，這對(duì)保護(hù)工業(yè)生產(chǎn)中的生命和財(cái)產(chǎn)安全具有重要的意義。