分享：唐钢管线钢舌状翘皮缺陷成因与控制方法
随着天然气和石油等能源产业的蓬勃发展，利用管道进行运输成为最便捷、最实用、最重要的运输方式，与其同时发展的就是管线钢。我国进行西气东输、北油南运工程，建设惠及全国的管线网络，管线钢存在广阔的市场。2020年，唐钢新区2050热轧产线建成投产，唐钢逐步向管线钢领域靠拢[1−4]。2021年初进行X80M初次试生产，铸坯经过轧制后，进行现场钢卷实物检测，发现头尾下表面，均存在不同程度舌状翘皮缺陷，通过对同炉号未轧制铸坯的表面检查，发现铸坯角部存在横裂缺陷，带有舌状翘皮缺陷的钢卷送往客户进行试制确认，探伤均不合，缺陷出现在焊口附近，提高铣边量后依旧无法消除，影响客户使用。为此唐钢质量管理部、唐钢热轧事业部、唐钢技术中心组成了攻关小组对舌状翘皮缺陷进行攻关。
1. 舌状翘皮
1.1 舌状翘皮表面检测结果
X80M管线钢舌状翘皮缺陷头部呈舌尖状，舌尖处有翘起或裂纹，裂纹沿舌尖两侧延伸一段距离，位置一般距边部20~40 mm左右，有的达到50 mm，出现在带钢的下表面，上表面未发现，形貌如图1所示。制管后，舌状翘皮缺陷位于焊口边部或一部分融入焊口，导致探伤报警，形貌如图2。
1.2 舌状翘皮微观检测分析
对X80M管线钢舌状翘皮缺陷进行检验分析，利用金相显微镜、扫描电镜等检测手段分析其是否存在脱碳及氧化质点，微观状态下的组织形貌如图3。通过金相显微镜、扫描电镜检测结果，此缺陷深度达到1~2 mm，基体组织为典型铁素体+珠光体组织（图4），舌状翘皮缺陷边部存在轻微脱碳层及大量的硅锰氧化质点。氧化质点（图5）和脱碳的出现都属于高温作用的结果：氧化质点是高温下缺陷中氧化物沿氧扩散，硅锰等元素与氧气结合，从而析出的结果，而脱碳是由于铸坯在高温加热条件下导致碳因氧化而损失。故初步断定铸坯缺陷是造成舌状翘皮缺陷的根本原因[5]。
2. 舌状翘皮形成原因与机理分析
对同炉次X80M管线钢未轧制铸坯的角部进行取样，对样品进行盐酸浸蚀，通过盐酸浸蚀后，铸坯角部发现了比较明显的裂纹如图6。从铸坯上可以看出铸坯角部裂纹较明显，呈无规律的线状形态，长度为20~50 mm、深度为1~3 mm。这些角部裂纹位于铸坯外弧角下部，与铸坯振痕重叠，不易被发现[6]。
由于X80M管线钢合金成分复杂，其中加入了如Ti、V、NB、Mo等微量元素[7−8]使得铸坯变得比一般铸坯的脆性高，易造成角部横裂，并使得X80M的塑性变差。同时，铸坯在冷却过程中，各部位冷却不均，边部尤其是角部的冷却速度快，在振痕处形成角横裂。同时唐钢X80M管线钢铸坯在设计铸坯宽度和轧制宽度时，采用较宽铸坯减宽轧制，在铸坯经过轧制时，由于定宽机作用，将边部的角横裂缺陷（图7）向下表面延伸，出现在下表面边部。同时，该钢种由于采用精轧入口温度目标值低于950 °C，卷取温度低于450 °C的轧制工艺制度，且粗轧多道次、长时间摆钢，致使边部温降更加明显，经过粗轧多道次轧制后，边部形成的舌状翘皮缺陷，未能通过精轧轧制消除。
3. 舌状翘皮控制方法
管线钢X80M含有Nb、Mn、Ni、V等多种合金成分，对角横裂出现有较明显的影响，同时影响着X80M管线钢的拉伸性能，在生产过程中需要尽量减少成分的改变。因此，为了保证X80M管线钢试制的顺利进行，唐钢主要是从铸坯处理和热轧工艺两个方面，减轻和遏制舌状翘皮的形成
3.1 火焰切角或倒角结晶器
唐钢对铸坯进行下线处理，对铸坯4个角均进行火焰切角，如图8，尽可能消除角部横裂，安排专门人员进行铸坯切角后的铸坯检验，同时也确保了X80M工艺冷坯装炉。
3.2 等宽或少减宽轧制
客户制管过程中对试制钢卷首先进行铣边操作，铣边量在10~25 mm，舌状翘皮缺陷出现在焊口，焊接的焊口方式一般有2种：X型焊口（如图9）和Y型焊口（如图10），客户使用的为Y型焊接口，需要对上表面进行切口处理。故我们需要将舌状翘皮缺陷尽可能靠近边部，首先通过客户铣边消除，如果铣边不能消除也可以使舌状翘皮位于切口位置，从而通过切口处理消除。因此在轧制过程中需要减少定宽量：将初次轧制的1600 mm→1560 mm轧制，修改为1580 mm→1565 mm轧制，使角横裂向下表面延伸量减少，更靠近边部，以便于通过铣边或者切口处理消除舌状翘皮缺陷。
4. 结束语
管线钢属于多合金钢种，具有脆性高、塑性差的特性，铸坯在冷却过程中，各部位冷却不均，边部尤其是角部的冷却速度快，在振痕处易造成铸坯角部横向裂纹，铸坯角部横向裂纹遗传到热轧工序形成舌状翘皮缺陷。在连铸区域，通过对铸坯的火焰切角、使用倒角结晶器等手段可以有效消除舌状翘皮缺陷；在热轧区域，通过减小定宽量，使舌状翘皮边缘化，通过客户铣边或切口处理操作消除，满足客户使用。
参考文献
[1]
刘洋, 韦耀环, 马瑞金, 等. 连铸坯角部横裂纹在轧后钢板边部演化研究//2011年第九届全国连铸学术会议, 珠海, 2011
[2]
张洪峰, 姚伟智, 赵爱英, 等. 管线钢边部缺陷成因分析及控制措施//第八届全国连铸学术会议, �？�, 2007
[3]
简龙,温铁光,魏元,等. X65管线钢铸坯角部横裂纹的成因及控制措施. 鞍钢技术,2010(4):50doi: 10.3969/j.issn.1006-4613.2010.04.012
[4]
金世铨,吴刚,刘志璞. 低成本X80M管线钢生产实践. 金属世界,2016(5):50doi: 10.3969/j.issn.1000-6826.2016.05.13
[5]
郭晓波,袁晓青,钟莉莉,等. 管线钢边部缺陷原因分析及改进措施. 冶金丛刊,2008(1):16
[6]
王健,房锦超,王卫东,等. 石油套管用钢J55翘皮缺陷浅析. 河北冶金,2012(9):34doi: 10.3969/j.issn.1006-5008.2012.09.009
[7]
夏焕梅. 高级别管线钢稳定生产的实现. 轧钢,2021,38(4):112doi: 10.13228/j.boyuan.issn1003-9996.20210422
[8]
焦晋沙, 李振山, 杨文静, 等. 管线钢边部翘皮缺陷形成机理探析//第十届中国钢铁年会暨第六届宝钢学术年会论文集II. 北京: 冶金工业出版社, 2015: 47
文章来源——金属世界
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