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更新時間：2025-02-19 19:02:29 瀏覽次數:11 公司名稱：聊城 天祥鋼管有限公司
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連鑄圓管坯低倍組織主要由3個區組成：靠外表層的等軸細晶區、像樹枝狀的晶體組成的柱狀晶區、中心是粗大的的等軸晶區
連鑄圓坯的低倍組織缺陷對管坯的加工性能、力學性能和鋼管質量產生很大的影響。常見的低倍組織缺陷有：管坯皮下氣泡、疏松、縮孔、皮下裂紋、中心裂紋、組織偏析等。
管坯的皮下氣泡：存在連鑄坯表面的附近，形態為橢圓形。一般認為鋼水脫氧不足是管坯皮下氣泡產生的主要原因。一般需要對保護渣、鐵合金、鋼包、中間包進行烘烤、注流采用保護澆注。對于要求更高的鋼種，還要采用爐外精煉的方法對鋼水進行脫氣。存在皮下氣泡的連鑄圓管坯，在加熱爐加熱時氣泡內表面會被氧化，軋后無法焊合就會形成鋼管表面缺陷。
管坯皮下裂紋：存在于連鑄圓管坯的柱狀晶區和表面細晶區過渡附近。距離管坯表面3～10 mm。只要此裂紋不貫通到外表面，就不會被氧化，在軋制壓力的作用下會焊合。一般不會產生嚴重的表面質量。
中間裂紋和中心裂紋：存在于連鑄圓坯的柱狀晶區，一般來講中間裂紋的方向和柱狀晶的方向是一致的。有研究表明，連鑄管坯的中間裂紋和中心裂紋是造成無縫鋼管內折的主要原因。穿孔時，管坯在軋輥和導向工具所組成的橢圓孔型中受到反復拉壓應力的作用，其中間裂紋或中心裂紋得到擴張或氧化，產生鋼管內折。連鑄圓坯的中心裂紋或者中間裂紋擴張以后而形成的鋼管內折，一般較深，常常會造成鋼管廢品。
管坯的疏松與縮孔：存在于管坯中心部分的等軸晶區內。管坯疏松是因為鑄坯在凝固過程中超前的晶粒作用，液態金屬運動基于向凝固方向冷卻產生收縮受到阻礙，或者由管坯液態部分下沉的晶粒妨礙鑄坯的補縮形成。當疏松達到一定程度的時候，鑄坯就會出現縮孔。其分布狀態在管坯中不連續。分布密度比較均勻、彌散度較高的連鑄管坯中心疏松，對斜軋穿孔過程不但沒有危害，反而是有利的。北京科技大學朱景清教授通過實驗已經證明該點。并且，在頂頭鼻部前端有一個5 mm的金屬帶，此金屬將開裂的管坯中心與頂頭分開，從而避免了內折和裂紋的缺陷。
管坯的偏析：包括組織偏析、成分偏析和結晶區域偏析等。存在穿晶的連鑄管坯必須報廢，不允許投放軋管。
無縫管線管主要用于井口附近輸送高壓油氣。隨著硫化氫腐蝕問題的日益嚴重，抗硫無縫管線管的研制迫在眉睫，而抗硫性能的好壞是關鍵。探討了影響抗氫致裂紋（HIC）性能的介質與材料因素，認為Cu、Ni的加入可以提高無縫管線管材料的HIC性能，降低鋼中的S含量，經噴硅鈣粉處理還可降低氫鼓泡的敏感性。
隨著石油和天然氣開采的日益深入，開采條件復雜且處于含硫環境的油氣井越來越多，硫化氫腐蝕問題非常尖銳。近年來，國內外對抗硫無縫管線管的需求不斷增加。無縫管線管主要用于井口附近輸送高壓油氣，是采用無縫管生產方式制造的沒有焊縫的鋼管。本文擬對抗硫無縫管線管的研制作一討論。
1 試驗方法
根據ISO3183標準，采用浸入法，在實驗室冶煉7爐1 t鋼錠，經過鍛造、穿孔、頂管及張減制造成管，在鋼管上截取20 mm×100 mm×5 mm板厚或管厚試樣，將其浸入按標準規定配置的溶液中，96 h后取出并垂直軋向取截面，用金相法計算3個參量（裂紋長度率CLR、裂紋厚度率CTR、開裂敏感率CSR），以此來比較抗氫致裂紋（HIC）敏感性。
2 影響HIC性能的因素
2.1 介質因素
1） pH值。大量的研究結果表明，在pH為1～6的范圍內，氫鼓泡的敏感性隨pH的增加而降低，當pH＞6時，則不發生氫鼓泡［1］。
2） H2S濃度。硫化氫的濃度愈高，則氫鼓泡的敏感性愈大。
3） 氯離子。在pH 值為3.5～4.5 的范圍內，Cl-的存在，使腐蝕速度增加，氫鼓泡的敏感性增加。
4） 溫度。25℃時CLR ，氫鼓泡的敏感性 于25℃時，升溫使腐蝕反應及氫擴散速度加快，從而氫鼓泡的敏感性增加。而高于25℃以后，由于H2S濃度的下降，反而使氫鼓泡的敏感性下降。
5） 時間。試驗采用96 h作為對比，一般情況下隨試驗時間的增加，腐蝕程度趨向嚴重。
2.2 材料因素
2.2.1 化學成分的影響
在實驗室冶煉了一輪根據不同級別設計的鋼種，具體成分見表1，并對其進行HIC浸泡試驗。從浸泡后的試樣表面觀察，B2、B6、B7的鼓泡面積明顯多于B9、B10，裂紋敏感性指標結果見表2。從表2 可看出，B2、B6、B7 的抗HIC 性能明顯劣于B9、B10。表1 中B2、B6、B7 鋼種不含Cu、Ni，而B9、B10 鋼種則含有Cu、Ni。由此可見，Cu、Ni 的加入，使腐蝕產物在鋼的表面形成了保護膜，抑制了表面的腐蝕反應，從而降低氫的逸出，減少了氫從環境中進入鋼的基體，降低氫鼓泡敏感性，增加了抗HIC 的性能，這與Oriani 的研究結果［2］ 非常吻合，而且Oriani 還指出只有加入0.2 %的Ni 及大于0.2 %的Cu才能產生效果。
焊接鋼管按焊縫的形式分為直縫焊管和螺旋焊管。直縫焊管生產工藝簡單，生產效率高，成本低，發展較快。螺旋焊管的強度一般比直縫焊管高，能用較窄的坯料生產管徑較大的焊管，還可以用同樣寬度的坯料生產管徑不同的焊管。但是與相同長度的直縫管相比，焊縫長度增加 30~ ，而且生產速度較低。因此，較小口徑的焊管大都采用直縫焊，大口徑焊管則大多采用螺旋焊。
