Die Gründe, Auswirkungen und Prävention der Schichtung von Vierkantrohrknüppeln

Die Schichtung des Knüppels bezieht sich auf das Phänomen, bei dem eine schichtartige Metalltrennung parallel zur Walzrichtung innerhalb des Knüppels auftritt (bei nahtlosen Vierkantrohren entspricht sie dem runden Rohrknüppel; bei kaltgeformten und geschweißten Vierkantrohren entspricht sie dem Stahlplatten- oder Streifenknüppel). Es handelt sich hierbei um einen verdeckten inneren Defekt. Die Ursachen lassen sich in zwei Hauptkategorien einteilen:inhärente metallurgische Mängel, die durch nachfolgende Prozesse hervorgerufen werden. Schließlich dehnt es sich während des plastischen Verformungsprozesses zu einer makroskopischen Schichtung aus.

• Aggregation von nicht-metallischenEinschlüsse: Während der Stahlherstellung können eine unvollständige Desoxidation und unzureichendes Weichblasen beim Raffinieren sowie Zunderbildung oder Erosion von feuerfesten Materialien dazu führen, dass harte Einschlüsse mit hohem Schmelzpunkt wie Al₂O₃, Sulfiden und Calcium{2}}aluminat in der Stahlschmelze verbleiben. Diese Einschlüsse haben keine Plastizität und werden beim Walzen zu dünnen, schwachen Schichten gedehnt, die zum Kern der Grenzfläche für die Delaminierung werden.
• InteHauptfehler von Stranggussknüppeln: Während des Stranggussprozesses können zentrale Porositäten, Lunker und Blasen unter der Oberfläche zurückbleiben, wenn diese beim anschließenden Walzen nicht vollständig verschweißt werden. Sie werden in geschichtete Lücken gepresst; Gleichzeitig können die zentrale Kohlenstoffsegregation und die Bandstruktur zu ungleichmäßigen mechanischen Eigenschaften des Querschnitts führen, und die Bindungskraft der Segregationszone ist viel geringer als die der Matrix, wodurch sie unter Belastung anfällig für Trennung ist.

• Ungleichmäßige Erwärmung und falsche Temperatur:Wenn der Rohrbarren nicht gründlich erhitzt wird oder ein großer Temperaturunterschied über den Querschnitt (allgemein bekannt als „Yin-Yang-Oberfläche“) besteht, führt dies zu einer ungleichmäßigen Metallplastizität, und während der Verformung übersteigt die Scherspannung zwischen den Schichten die Bindungsstärke, was zu einer Trennung entlang der schwachen Oberfläche führt. Wenn die Erwärmungstemperatur zu niedrig ist, ist die Gesamtplastizität unzureichend und beim Lochen/Walzen besteht die Gefahr, dass innere Defekte auseinandergezogen werden.
• Nicht übereinstimmende Loch-/Walzparameter (nahtloser Prozess).):  Wenn beim Schrägwalzenstechen die Walzengeschwindigkeit zu hoch und der Vorschubwinkel zu klein ist, wird der Rohrbarren einer übermäßigen axialen Scherbeanspruchung ausgesetzt, was dazu führt, dass innere kleinere Defekte auseinandergezogen werden und sich entlang der axialen Richtung ausdehnen und eine Schicht parallel zur Rohrwand bilden; Eine übermäßige Einzeldurchgangsreduzierung und übermäßiger Werkzeugverschleiß verschlimmern auch den ungleichmäßigen Metallfluss und lösen Schichtbildung aus.
• Spannungskonzentration beim Kaltbiegeumformen (Schweißprozess): Bei der wiederholten Biegebeanspruchung bei der Kaltbiegeumformung dehnt sich die im Bandstahl vorhandene geringe Innenschicht in Dickenrichtung aus; Eine unangemessene Verteilung der Umformdurchgänge und eine übermäßige Verformung in einem Durchgang führen ebenfalls direkt zu einer Scherschichtung in Dickenrichtung.
• Unkontrollierte Nachkühlung: Wenn die Abkühlgeschwindigkeit zu hoch ist, erzeugt sie gleichzeitig große thermische Spannungen und Mikrostrukturspannungen, was zur Bildung von Mikrorissen in der zentralen Entmischungszone führt; Eine unsachgemäße Kühlung des Stapels und ein vorzeitiges Entstapeln verhindern, dass die Spannung vollständig abgebaut wird und sich schließlich zu einer makroskopischen Schichtung entwickelt.

Der Schichtungsfehler zeichnet sich durch seine Verborgenheit (das meiste davon ist mit bloßem Auge unsichtbar) und seine Ausdehnung aus. Es schwächt die Leistungsfähigkeit des Rohrmaterials grundlegend und birgt erhebliche Risiken für Qualität und Nutzungssicherheit.

• Erhebliche Verschlechterung der mechanischen Eigenschaften: Durch die Schichtung nimmt die wirksame tragende Wandstärke des Rohrmaterials ab, die Zugfestigkeit im Schichtbereich sinkt um 30 bis 50 %, die Schlagzähigkeit kann auf unter 10 J sinken und gleichzeitig nehmen auch die Plastizität (Dehnung) und die Ermüdungsbeständigkeit ab; Die Kanten der Schichtung sind natürliche Spannungskonzentrationspunkte und neigen zu einer schnellen Ausdehnung unter Einwirkung äußerer Kräfte.
• Ausfall der Prozessleistung: Beim anschließenden Kaltbiegen, Ausdehnen, Abflachen und Biegen kommt es im Schichtbereich direkt zu Rissen; Wenn es an der Rohrendnut zu einer Schichtbildung kommt, führt das Schweißen zu einer unvollständigen Verschmelzung und zum Einschluss von Schlacke während des Schweißens, was direkt zu einer ungeeigneten Schweißverbindung führt.
• Nichterfüllung der Standardtestanforderungen: Bei der Durchführung von Ultraschallprüfungen (UT) gemäß Standards wie GB/T 20490 zeigt die Schichtung offensichtliche Fehlerwellen, die die zentralen internen Fehler zur Feststellung von Nichtkonformität darstellen und direkt zu einer Herabstufung oder Verschrottung des Produkts führen.

• Risiko von strukturellen Lagerbrüchen: Bei der Verwendung in strukturellen Szenarien wie dem Bau von Gitterstrukturen und mechanischen Stützen dehnt sich die Schichtung unter statischen Belastungen allmählich aus, was zu Abschnittsbrüchen führt; Unter wechselnden Belastungen kommt es schnell zu Ermüdungsrissen, was zu plötzlichen Sprödbrüchen und damit zu strukturellen Sicherheitsunfällen führt.
• Druckführende Rohrleitung undicht und geplatzt: Bei der Verwendung für Flüssigkeitstransport- und Druckrohrleitungen führt die Ausdehnung der Schichtung zur Innenwand hin zu Undichtigkeiten in der Rohrwand. Unter Hochdruckbedingungen kann es direkt platzen; Beim Transport von schwefelhaltigem Wasserstoff oder sauren Medien lösen die Schichtlücken wasserstoffinduzierte Rissbildung (HIC) und Spaltkorrosion aus, was den Ausfall des Rohrmaterials beschleunigt.
• Haltbarkeit und Verschlechterung des Aussehens: Nachdem das korrosive Medium in die Schichtlücken gelangt ist, führt es zu verdeckter Korrosion im Inneren, die das Rohrmaterial allmählich von innen nach außen zerstört und die Lebensdauer erheblich verkürzt. Starke Schichtbildung führt außerdem zu Ausbeulungen der Rohroberfläche, Größenabweichungen sowie Blasenbildung und Abblättern nach dem Verzinken oder Beschichten.

• Verbessern Sie die Reinheit der Stahlschmelze und die Qualität des Stranggusses:

1. Stärkung der LF/VD-Raffinierungsprozesse, um die Dauer des weichen Argonblasens sicherzustellen und die Flotation und Entladung von Einschlüssen zu fördern; Verwenden Sie eine Kalziumbehandlung, um harte Al₂O₃-Einschlüsse zu modifizieren und sie in kugelförmige Einschlüsse mit niedrigem -Schmelzpunkt- umzuwandeln, wodurch die Quelle einer schichtartigen Schichtung verringert wird.
2. Verwenden Sie während des gesamten Stranggießprozesses eine elektromagnetische Form- und Endrührung, um zentrale Entmischung und zentrale Porosität zu reduzieren. Kontrollieren Sie die Ziehgeschwindigkeit gleichmäßig, um Walzenschlacke und Blasen unter der Oberfläche zu vermeiden.

• Überprüfen Sie die Rohstoffe beim Eintritt genauDieFabrik: Bei Knüppeln/Blechen, die im Werk ankommen, muss eine 100-prozentige Ultraschall-Vorprüfung durchgeführt werden, um interne Schichtung, Einschlüsse und Porositätsfehler zu erkennen. Unqualifizierte Knüppel müssen direkt zurückgewiesen werden; Gleichzeitig müssen Oberflächenrisse und Narben abgeschliffen werden, um die Ausbreitung von Oberflächenfehlern beim Walzen zu verhindern.

• Standardisieren Sie die Vorbereitung der Knüppelerwärmung: Erstellen Sie basierend auf der Stahlsorte präzise Heizkurven und steuern Sie die Heizrate, um eine gleichmäßige Wärmedurchdringung sicherzustellen. Planen Sie die zentrale Beladung von Knüppeln derselben Spezifikation und Stahlsorte im Voraus, um eine ungleichmäßige Erwärmung aufgrund von Größenunterschieden zu vermeiden.

• Steuern Sie den Heizvorgang präzise: Stellen Sie die Haltezeit des Ausgleichsabschnitts sicher, kontrollieren Sie den Temperaturunterschied des Rohrabschnitts innerhalb des zulässigen Bereichs, vermeiden Sie „Doppelflächen“ und Walzen bei niedriger{0}}Temperatur; Kontrollieren Sie die Obergrenze der Heiztemperatur genau, um eine Abnahme der intergranularen Bindungskraft aufgrund von Überhitzung zu vermeiden.

• Optimieren Sie die Einstech- und Walzparameter (nahtloser Prozess):

1. Kontrollieren Sie die Walzengeschwindigkeit unterhalb der kritischen Schichtgeschwindigkeit, erhöhen Sie den Vorschubwinkel entsprechend, reduzieren Sie die axiale Scherspannung beim Lochen und vermeiden Sie die Bildung von Schichten durch den Verformungsmechanismus.
2. Verteilen Sie den Reduktionsbetrag bei jedem Durchgang angemessen, um eine übermäßige Verformung in einem einzigen Durchgang zu vermeiden. Überprüfen Sie regelmäßig den Verschleiß von Rollen, Führungsplatten und Köpfen, ersetzen Sie diese rechtzeitig, wenn der Verschleiß den Grenzwert überschreitet, und stellen Sie einen gleichmäßigen Metallfluss sicher.

• Optimieren Sie den Kaltbiege- und Schweißprozess (Schweißprozess): Verfeinern Sie die Umformdurchgänge, verringern Sie den Verformungswinkel eines einzelnen Durchgangs, verringern Sie die Scherspannung in Dickenrichtung und vermeiden Sie die Ausdehnung der inneren Schichtung des Bandes. Passen Sie die Hochfrequenz-Schweißleistung und die Extrusionsmenge an, um die Qualität der Schweißnaht sicherzustellen. Vermeiden Sie eine Schichtung der Schweißnaht.

• Standardisieren Sie die Post-{0}}Abkühlung und die langsame Abkühlung: 

1. Kontrollieren Sie die Abkühlgeschwindigkeit nach dem Walzen auf eine stabile Geschwindigkeit von 3 bis 5 Grad pro Sekunde, vermeiden Sie die Bildung von sprödem Bainit im Kern dickwandiger Knüppel und reduzieren Sie den organisatorischen Stress.
2. Implementieren Sie einen konstanten-Temperaturstapel und eine langsame Abkühlung: Bei Dicken von weniger als oder gleich 50 mm sollte die langsame Abkühlung mindestens 12 Stunden betragen. Bei Dicken > 50 mm sollte die langsame Abkühlung mindestens 24 Stunden betragen.Die Starttemperatur des Stapels sollte mindestens 500 Grad betragen. Erlauben Sie kein vorzeitiges Entstapeln; Stapeln Sie Platten mit ähnlicher Länge und Breite übereinander und wickeln Sie sie gegebenenfalls zur Isolierung mit Asbesttuch ein, um ein zu schnelles Abkühlen der Kanten zu verhindern. 

• Vollständige Abdeckung der zerstörungsfreien -Prüfung fertiger Produkte: Einhaltung der Norm GB/T 20490 zur Durchführung automatischer Ultraschallprüfungen, die die gesamte Rohrwand zu 100 % abdecken und Schichtfehler genau lokalisieren; Fügen Sie eine manuelle erneute Inspektion am Ende des Rohrs hinzu, um zu verhindern, dass fehlerhafte Produkte freigegeben werden.
• Wärmebehandlung und Leistungsüberprüfung: Dickwandige quadratische und rechteckige Rohre aus hochwertigem Stahl-werden einer Normalisierungs- und Anlassbehandlung unterzogen, um Restspannungen zu beseitigen, die Struktur zu homogenisieren und die Entmischung für die Zähigkeit zu verbessern; Probendruck-Abflachungs-, Ausdehnungs- und Kaltbiegeprozesstests, um sicherzustellen, dass es unter Verarbeitungslasten nicht zu Schichtrissen kommt.
• Fehlerrückverfolgbarkeit und Verbesserung im geschlossenen -Kreislauf: Wenn ein Schichtfehler erkannt wird, können Sie die Parameter des Stahlherstellungs-, Gieß- und Walzprozesses anhand der Fehlerform und -verteilung rückverfolgen, die Ursache identifizieren und den Prozess umgehend anpassen. Eine geringfügige Schichtung kann dazu führen, dass der defekte Abschnitt entfernt und für die Verwendung herabgestuft wird, während eine starke Schichtung dazu führt, dass der gesamte Abschnitt verschrottet wird.