一、 无缝钢管的质量要求
（一）无缝钢管
1．用途：无缝钢管是一种经济断面钢材，在国民经济中具有很重要的地位，广泛应用于石油、化工、锅炉、电站、船舶、机械制造、汽车、航空、航天、能源、地质、建筑及军工等各个部门。
2．分类
①按断面形状分：圆形断面管、异形断面管
②按材质分：碳素钢管、合金钢管、不锈钢管、复合管
③按连接方式分：螺纹连接管、焊接管
④按生产方式：热轧（挤、顶、扩）管、冷轧（拔）管
⑤按用途分：锅炉管、油井管、管线管、结构管、化肥管 ……
3．生产工序
①热轧无缝钢管主要生产工序（△主要检验工序）：
管坯准备及检查△→管坯加热→穿孔→轧管→荒管再加热→定（减）径→热处理△→成品管矫直→精整→检验△(无损、理化、台检) →入库
②冷轧（拔）无缝钢管主要生产工序：
坯料准备→酸洗润滑→冷轧（拔）→热处理→矫直→精整→检验
4．质量要求
①钢的化学成分：钢的化学成分是影响无缝钢管性能最主要的因素之一，也是制定轧管工艺参数和钢管热处理工艺参数的主要依据。
a. 合金元素：有意加入，根据用途
b. 残余元素：炼钢带入，适当控制
c. 有害元素：严格控制（As、Sn、Sb、Bi、Pb），气体（N、H、O）
炉外精炼或电渣重熔：提高钢中化学成分的均匀性和钢的纯净度，减少管坯中的非金属夹杂物并改善其分布形态。
②钢管几何尺寸精度和外形
a. 钢管外径精度：取决于定（减）径方法、设备运转情况、工艺制度等。
外径允许偏差 δ=（D-Di）/Di ×100% D：最大或最小外径mm
Di：名义外径mm
b. 钢管壁厚精度：与管坯的加热质量，各变形工序的工艺设计参数和调整参数，工具质量及其润滑质量等有关
壁厚允许偏差：ρ=（S-Si）/Si×100% S：横截面上最大或最小壁厚
Si：名义壁厚mm
C．钢管椭圆度：表示钢管的不圆程度。
d. 钢管长度：正常长度、定（倍）尺长度、长度允许偏差
e. 钢管弯曲度：表示钢管的桡度：每米钢管长度的弯曲度、钢管全长的弯曲度
f. 钢管端面切斜度：表示钢管端面与钢管横截面的倾斜程度
g. 钢管端面坡口角度和钝边
5．钢管表面质量：表面光洁要求
a. 危险性缺陷：裂纹、内折、外折、轧破、离层、结疤、拉凹、凸包等。
b. 一般性缺陷：麻坑、青线、划伤、碰伤、轻微的内、外直道、辊印等。
产生原因：
① 由于管坯的表面缺陷或内部缺陷所带来的。
② 生产过程中产生的，如轧制工艺参数设计不正确，模具表面不光滑，润滑条件不好，孔型设计及调整不合理。
③ 管坯（钢管）在加热轧制，热处理以及矫直过程中，如果因为加热温度控制不当，变形不均匀，加热冷却速度不合理或矫直变形量太大而产生过大的残余应力，那么也有可能导致钢管产生表面裂纹。
6．钢管理化性能：常温力学性能、高温力学性能、低温性能、抗腐蚀性能。钢管的理化性能主要取决于钢的化学成分，组织结构和钢的纯净度以及钢管的热处理方式等。
7．钢管工艺性能：压扁、扩口、卷边、弯曲、焊接等。
8．钢管金相组织：低倍组织（宏观）、高倍组织（微观） M、B、P、F、A、S
9．钢管特殊要求：合同附件、技术协议。
（二）无缝钢管质量检验方法：
1．化学成分分析：化学分析法、仪器分析法（红外C—S仪、直读光谱仪、zcP等）。
①红外C—S仪：分析铁合金，炼钢原材料，钢铁中的C、S元素。
②直读光谱仪：块状试样中的C、Si、Mn、P、S、Cr、Mo、Ni、Cn、A1、W、V、Ti、B、Nb、As、Sn、Sb、Pb、Bi
③N—0仪：气体含量分析N、O
2．钢管几何尺寸及外形检查：
①钢管壁厚检查：千分尺、超声测厚仪，两端不少于8点并记录。
②钢管外径、椭圆度检查：卡规、游标卡尺、环规，测出最大点、最小点。
③钢管长度检查：钢卷尺、人工、自动测长。
④钢管弯曲度检查：直尺、水平尺（1m）、塞尺、细线测每米弯曲度、全长弯曲度。
⑤钢管端面坡口角度和钝边检查：角尺、卡板。
3．钢管表面质量检查：100%
①人工肉眼检查：照明条件、标准、经验、标识、钢管转动。
②无损探伤检查：
a. 超声波探伤UT：
对于各种材质均匀的材料表面及内部裂纹缺陷比较敏感。
标准：GB/T 5777-1996 级别：C5级
b. 涡流探伤ET：（电磁感应）
主要对点状（孔洞形）缺陷敏感。标准：GB/T 7735-2004
级别：B级
c. 磁粉MT和漏磁探伤：
磁力探伤，适用于铁磁性材料的表面和近表面缺陷的检测。
标准：GB/T 12606-1999 级别：C4级
d. 电磁超声波探伤：
不需要耦合介质，可以应用于高温高速，粗燥的钢管表面探伤。
e. 渗透探伤：
荧光、着色、检测钢管表面缺陷。
4．钢管理化性能检验：
①拉伸试验：测应力和变形，判定材料的强度（YS、TS）和塑性指标（A、Z）
纵向，横向试样 管段、弧型、圆形试样（￠10、￠12.5）
小口径、薄壁 大口径、厚壁 定标距。
注：试样断后伸长率与试样尺寸有关 GB/T 1760
②冲击试验：CVN、缺口C型、V型、功J 值J/cm2
标准试样10×10×55（mm） 非标试样5×10×55（mm）
③硬度试验：布氏硬度HB、洛氏硬度HRC、维氏硬度HV等
④液压试验：试验压力、稳压时间、 p=2Sδ/D
5．钢管工艺性能检验：
①压扁试验：圆形试样 C形试样（S/D＞0.15） H=（1+2）S/（∝+S/D）
L=40～100mm 单位长度变形系数=0.07～0.08
②环拉试验：L=15mm 无裂纹为合格
③扩口和卷边试验：顶心锥度为30°、40°、60°
④弯曲试验：可代替压扁试验（对大口径管而言）
6．钢管金相分析：
①高倍检验（微观分析）：非金属夹杂物100x GB/T 10561
晶粒度：级别、级差
组织：M、B、S、T、P、F、A-S
脱碳层：内、外
A法评级：A类-硫化物 B类-氧化物 C类-硅酸盐 D-球状氧化 DS类
②低倍试验（宏观分析）：肉眼、放大镜10x以下
a. 酸蚀检验法、b. 硫印检验法（管坯检验，显示低培组织及缺陷，如疏松、偏析、皮下气泡、翻皮、白点、夹杂物等。
c. 塔形发纹检验法：检验发纹数量、长度及分布。
（三）我国现行无缝钢管标准：
1．现行无缝钢管标准：共有47项 其中：GB 25 项 HB 3 项 特殊用途19项；基础 2项 产品 45项
2．常用标准：① GB/T 2102-2006 钢管的验收、包装、标志和质量证明书。
② GB/T 17395-1998 无缝钢管尺寸、外形、重量及允许偏差。
③ GB 5310-1995 高压锅炉用无缝钢管。
④ GB 6479-2000 高压化肥设备用无缝钢管。
⑤GB/T 18248-2000 气瓶用无缝钢管。
二、 管坯质量缺陷及其预防
（一） 管坯概况
1． 管坯类型：连铸圆管坯、轧（锻）制圆管坯、离心浇注圆空心管坯、钢锭
2． 连铸型式：立式连铸机、弧形连铸机、水平连铸机
3． 连铸坯优点：①工艺简化，生产成本低。
②成材率高。
③生产条件改善，自动化程度高。
④节约能源。
连铸圆管坯直接用于无缝钢管的生产，因其成本低，质量好，故而给无缝钢管制造业带来了一场深刻的革命，是发展方向，目前最大Φ600，已逐步替代钢锭和轧（锻）制圆管坯用来生产无缝钢管。
为了提高无缝钢管的质量，首要环节是确保管坯的质量。
（二） 管坯标准简介：
1．连铸圆管坯：YB/T 4149-2006 《连铸圆管坯》
①直径及允许偏差 公称直径d 允许偏差（%d）（mm）
d≤150 ±1.6
150＜d≤250 ±1.5
250＜d≤350 ±1.3
d＞350 ±1.2
②不圆度 d≤150 4.5 2.8
150＜d≤250 4.5 2.5
250＜d≤350 4 2
d＞350 3.5 2
③低倍组织：中心疏松、缩孔、中心裂纹、中间裂纹、皮下裂纹、皮下气泡≤2级
④表面质量不允许存在目视可见的结疤，气孔、针孔、重皮以及深度超过0.5mm裂纹,允许深度不大于3mm的凹坑，深度≤2mm的机械刻痕，压痕存在
管坯表面缺陷允许清理，但应≤4%d（最大≤12mm），应圆滑无棱角
清理处的深∶宽∶长=1∶6∶8
2．轧制圆管坯：YB/T 5222-2004《优质碳素钢圆管坯》 Φ≤450
YB/T 5137-1998《高压用无缝钢管圆管坯》 Φ≤160
YB/T 5221-1993《合金结构钢圆管坯》 Φ≤160
①管坯直径及允许偏差
②椭圆度≤直径公差的75%
③冶炼方法：低倍组织、非金属夹杂物、表面质量规定。
（三）管坯缺陷的检查与清理
管坯的质量对钢管的质量有着极其重要的影响，凡不符合质量要求的管坯不得投料，管坯表面缺陷必须清除干净。
1．管坯质量的检验方法：
①目视检查：表面质量
②低倍组织：硫印法、酸浸法、工业盐酸或氯化铜溶液检查裂纹、气泡、疏松、白点、夹杂物等的分布状况。
2．管坯表面缺陷的清理：
①火焰清理：≤0.4%c 管坯表面缺陷清理
②风铲清理：适合管坯表面局部缺陷的清理
③砂轮清理：主要用于不宜采用火焰清理的管坯
④车削清理：主要用于附加值和质量要求都很高的管坯表面缺陷清理，如不锈钢管坯，锈坯:如 P91、 P92
总之，对管坯的质量进行检查和检验以及对管坯的表面缺陷进行必要的清理，是确保无缝钢管生产所用坯料符合质量要求的基本前提。
（四） 管坯的外观形状缺陷
1． 圆管坯直径及椭圆度超差：穿孔机的孔型参数是根据管坯的名义直径及毛管的外径和壁厚确定的。
① 外径超过正公差，毛管容易产生内折缺陷。
② 外径超过负公差，致使穿孔过程难以实现。
③ 管坯椭圆度超差，主要是影响管坯的穿孔过程的正常进行并导致毛管产生外表面缺陷（延卡、外折、结疤）。
2． 钢锭尺寸超差:过充满，欠充满，偏心，壁厚不均。
3． 圆管坯端面切斜度超差：产生毛管端面壁厚不均，定心孔质量。
（五） 管坯的表面质量缺陷
a) 管坯表面裂纹：是管坯中经常存在且对钢管质量危害及大的一种缺陷。
连铸圆管坯的表面裂纹分为纵、横裂纹、 状裂纹 钢中s＞0.02% ，p ＞0.017%时，钢的高温强度和塑性降低，管坯表面发生纵裂纹的趋势增大。
管坯表面裂纹在加热过程中会发生严重氧化，经过轧制后，裂纹处常伴有氧化质点,脱碳现象，裂纹中间存在氧化亚铁，裂纹根部比较圆滑，此现象是生产现场判定钢管表面裂纹是因为管坯带来的，还是在轧制过程中产生的重要依据之一。
b) 管坯结疤与重皮：是指管坯表面的未与管体金属完全结合的金属片层。
c) 管坯气孔（针孔）：是因为钢液在浇铸过程中皮下气泡破裂而在管坯表面形成的一些小孔，气体含量高造成。
d) 管坯凹坑与沟槽：管坯表面受到机械碰撞或划伤造成的。凹坑容易形成轧后荒管表面的折叠或结疤; 沟槽在穿孔毛管的表面形成较长的大外折。
5．管坯“耳子”：在斜轧穿孔时极易造成穿孔毛管表面的螺旋状外折。
（六）管坯的低倍组织缺陷
所谓管坯的低倍组织是指管坯试样经过磨光酸浸后在横截面上存在的用肉眼观察到的组织（宏观组织）。
连铸圆管坯的低倍组织特别是低倍组织缺陷会对管坯的加工性能、力学性能和钢管质量产生很大的影响，YB/T 4149-2006 《连铸圆管坯》标准中列出的连铸圆管坯低倍组织缺陷主要包括：管坯皮下气泡，疏松、缩孔、皮下裂纹、中心裂纹、中间裂纹和组织偏析等。
1．管坯皮下气泡：①存在于连铸圆管坯的表面附近（表皮以下），形态程椭圆。
②钢水脱氧不足是产生管坯皮下气泡的主要原因。0.01～o.015%
③对于要求更高的钢种，还要求采用炉外精炼方法对钢水进行脱气，以降低H、O、N， 如高压锅炉管。
④皮下气泡会在钢管表面产生“飞皮”，形状类似“指甲”状，该类缺陷小而浅，可以通过修磨将其去除。
2．管坯皮下裂纹：①主要存在于连铸圆管坯的柱状晶体和表面细晶区的过度区域附近，离管坯表面3—10mm范围内。共4级,≤2级合格
②皮下裂纹轻微时可以“轧合”，严重时会产生“钢质外折”
3．管坯中间裂纹和中心裂纹：评级图4级，≤2级合格
①存在于连铸圆管坯十分发达的柱状晶体（中间裂纹），与柱状晶成而成长方向一致。
②中心裂纹存在于管坯的中心，裂纹方向沿晶向伸长。
③连铸圆管坯的中间裂纹和中心裂纹是造成无缝钢管钢质内折的主要原因。
④由于连铸圆管坯的中心裂纹和中间裂纹是连铸圆管坯的严重质量缺陷，因此必须予以严格控制。
⑤提高钢水的质量（减少钢水中的P、S含量，减少钢中的非金属夹杂物，提高钢水的纯净度），优化连铸工艺参数（采用电磁搅拌、结晶器振动等技术）可造成管坯裂纹。
4． 管坯疏松和缩孔：是连铸工艺的性能决定的，参看评级图4级，≤2级合格
连铸与轧制相结合可以进一步消除连铸圆管坯的中心疏松和缩孔，也可以改善连铸圆管坯的铸态组织。
5． 管坯偏析：组织偏析、成分偏析、结晶区分布偏析。
连铸圆管坯：激冷区（表面细晶粒区） 10～15%
柱状晶区 55～60%
中心疏松区 25～30%
柱状晶体是导致连铸圆管坯斜轧穿孔时毛管产生内折缺陷的主要因素。
（七）管坯的显微组织缺陷
1．钢中有害元素：由炼钢原料带来的，应采用精料方针，尽量减少钢中的有害元素，As、Pb、Sn、Sb、B；五大有害元素,分布在晶界上，低熔点在管坯加热中优先熔化，从而削弱了晶间的联系，在管坯热变形时很容易发生金属破裂，从而会产生大量的质量缺陷。
2．管坯成分及组织偏析：炼钢决定（延长冶炼时间，增加搅拌）
当管坯的成分和组织不均匀且产生严重偏析时，会使轧制后的钢管呈现严重的带状组织，从而影响钢管的力学性能和耐蚀性能，并使其性能不符合要求。
3．管坯非金属夹杂物：它是钢中的铁及其他元素与O、S、N等作用而形成的化合物，是不可避免的，在本质上已失去了金属的性质，与钢的机体无联系。
分为5类：A：硫化物 B：氧化物 C：碳酸盐 D：氮化物 DS：球形夹杂物
①非金属夹杂物: 塑性差、熔点低、易产生裂纹。
②采用钢包精炼技术和中间包冶金技术可以减少钢中的非金属夹杂物。
③当管坯夹杂物含量太多,特别是呈簇状分布而形成大型夹杂物之后,不仅会影响钢管的性能,且易使钢管生产过程中产生裂纹。
三、管坯加热缺陷及其预防
常见的管坯（钢管）加热缺陷有：管坯（钢管）的加热不均、氧化、脱C、加热裂纹、过热和过烧等。
（一）、加热炉炉型及其特点
1．管坯加热：目的是为了提高钢管的塑性，降低钢的变形抗力；为轧管提供良好的金相组织。使用的加热炉主要有：环形加热炉、步进式加热炉、斜底式加热炉和车底式加热炉等。
2．荒管加热：目的在于升高和均匀荒管的温度，提高钢的塑性，控制其金相组织，为荒管定径创造有利条件，并保证钢管的力学性能，使用的加热炉主要有：步进式加热炉、连续辊底式加热
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