關(guān)于無縫鋼管離層和分層缺陷的討論

對(duì)無縫鋼管的離層和分層缺陷在相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和文獻(xiàn)中的表述及使用問題進(jìn)行了討論。分析認(rèn)為，無縫鋼管中的離層和分層是兩種缺陷，而不是一種缺陷。建議在無縫鋼管有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定“鋼管不允許有離層和分層缺陷”；在YB/T 4149—2006《連鑄圓管坯》標(biāo)準(zhǔn)中補(bǔ)充規(guī)定“連鑄圓管坯軋制的鋼管不允許有冶煉因素引起的分層缺陷。分層缺陷可以用超聲波測(cè)厚儀測(cè)定。”

原冶金工業(yè)部情報(bào)標(biāo)準(zhǔn)研究所1972年編寫的《冶金產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)工作手冊(cè)（鋼鐵部分）》（以下簡稱《標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè)》），關(guān)于鋼材缺陷的名稱中，列入了離層和分層兩種缺陷。根據(jù)《標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè)》對(duì)離層和分層缺陷的說明和無縫鋼管生產(chǎn)的實(shí)際情況，本文將對(duì)離層和分層缺陷的特征、影響因素、產(chǎn)生原因及消除措施進(jìn)行總結(jié)，對(duì)離層和分層缺陷在技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和文獻(xiàn)中的表述及使用問題進(jìn)行討論，并提出相應(yīng)建議。

1離層缺陷

根據(jù)《標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè)》對(duì)離層缺陷的說明和相關(guān)文獻(xiàn)的報(bào)道，離層缺陷只出現(xiàn)在兩類鋼的無縫鋼管中。一類是低塑性難變形的高溫合金和耐熱鋼，鋼號(hào)包括GH3039、GH2130、GH1131、GH2132、GH2135、GH1140、GH3128、GH4169、GH984，X17H13M2T、X23H18、X18H10T和Cr30Ni40-Mo3、Cr25Ni50Mo6、Cr20Ni50Mo9等；另一類是軸承鋼，鋼號(hào)是GCr15（щх15）。

對(duì)于低塑性難變形的高溫合金和耐熱鋼，離層缺陷發(fā)生在二輥斜軋穿孔的毛管上。在毛管的橫截面，離層缺陷是一種平行于內(nèi)外表面的環(huán)形或弧形且有一定寬度的裂紋。呈環(huán)形開裂的離層，也被稱為環(huán)形破裂或環(huán)狀離層。離層缺陷有的靠近毛管外表面，叫外離層；有的靠近毛管內(nèi)表面，叫內(nèi)離層。外離層往往在毛管端部或表面上出現(xiàn)破裂，好像毛管被軋輥啃下一層皮，所以也叫“外剝皮”。外離層裂紋位于毛管的外表層細(xì)晶粒和中間層粗晶粒的過渡區(qū)域。內(nèi)離層裂紋位于毛管內(nèi)表層細(xì)晶粒和中間層粗晶粒的過渡區(qū)域。嚴(yán)重的離層缺陷把毛管壁厚明顯分成3層。其中，中間層的金屬往往被輾軋裂碎形成嚴(yán)重開裂，這時(shí)兩種離層重合，在壁厚中間形成一條有一定寬度的裂紋。所有離層裂紋的前端及兩側(cè)都未見異常非金屬夾雜物，組織狀態(tài)正常，無過燒現(xiàn)象。沿毛管的縱向，橫截面上的弧形裂紋位置隨金屬的扭轉(zhuǎn)變形而發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)。有的離層缺陷只出現(xiàn)在毛管的尾部；有的離層缺陷貫穿毛管全長，尾部的缺陷重于頭部。有離層缺陷的毛管從穿孔機(jī)出來，可以看到毛管上有一條旋轉(zhuǎn)的黑線。冷卻后，敲擊有離層缺陷的毛管，可以聽到嘶啞的響聲。有離層缺陷的毛管，如果不在穿孔后及時(shí)發(fā)現(xiàn)剔出而繼續(xù)軋制，則離層缺陷就會(huì)隱藏在軋制后的成品鋼管中。離層缺陷的面積較大，通過超聲波探傷或測(cè)厚就很容易發(fā)現(xiàn)。離層缺陷實(shí)際上是裂紋，有離層缺陷的毛管和成品鋼管，應(yīng)判為廢品。

在二輥斜軋穿孔機(jī)上穿孔的毛管出現(xiàn)離層缺陷，這是低塑性難變形鋼和合金的一個(gè)特點(diǎn)。用這類低塑性難變形鋼和合金穿制的毛管，無論是用鼓形輥穿孔機(jī)，還是用錐形輥穿孔機(jī)，甚至用三輥斜軋穿孔機(jī)，均會(huì)出現(xiàn)離層缺陷。這類低塑性難變形鋼和合金，不排除毛管出現(xiàn)內(nèi)折缺陷的可能，但是可以肯定，毛管的主要缺陷不是內(nèi)折缺陷而是離層缺陷。而碳鋼和其他低合金鋼卻相反，毛管只是有時(shí)出現(xiàn)內(nèi)折缺陷，基本不出現(xiàn)離層缺陷。這類低塑性難變形鋼和合金，通常毛管上出現(xiàn)離層缺陷就不會(huì)出現(xiàn)內(nèi)折缺陷，或者出現(xiàn)內(nèi)折缺陷就不會(huì)出現(xiàn)離層缺陷，兩種缺陷在毛管上的出現(xiàn)，具有相互矛盾、相互排斥的傾向。

低塑性難變形的高溫合金和耐熱鋼的離層缺陷不是由管坯中異常非金屬夾雜物引起的，而是由管坯在穿孔過程中變形不深透，表層金屬變形激烈造成的。根據(jù)對(duì)離層缺陷形成過程的觀察，其形成的機(jī)理如下：低塑性難變形的高溫合金和耐熱鋼塑性變形的一個(gè)特點(diǎn)是變形抗力大，變形不容易深透，穿孔過程中外表層和內(nèi)表層的金屬比中間層金屬變形嚴(yán)重，特別是在軋輥轉(zhuǎn)數(shù)較高的情況下，毛管金屬“皮動(dòng)肉不動(dòng)”。在軋輥和頂頭的輾軋下，外表層和內(nèi)表層變形大的金屬必然要向切向、縱向和橫向流動(dòng)，并發(fā)生扭轉(zhuǎn)，外表層和內(nèi)表層金屬趨向于周長長大和鼓脹，在外表層與中間層的過渡區(qū)以及在內(nèi)表層與中間層的過渡區(qū)，產(chǎn)生區(qū)域間的剪切應(yīng)力和拉應(yīng)力。經(jīng)過一定的輾軋過程或者表層金屬運(yùn)動(dòng)受阻而發(fā)生堆積、皺折時(shí)，金屬破裂，形成外離層和內(nèi)離層。

低塑性難變形的高溫合金和耐熱鋼毛管離層缺陷的影響因素及其消除措施是：①金屬的熱加工塑性。熱加工塑性低的鋼種容易產(chǎn)生離層缺陷。為減輕和消除離層缺陷，要采取措施提高金屬的熱加工塑性，如采用電渣重熔雙聯(lián)冶煉工藝路線生產(chǎn)鋼錠，對(duì)鋼錠和管坯進(jìn)行均勻化熱處理，添加鎂、稀土等微量元素進(jìn)行微合金化處理，在保證力學(xué)性能滿足技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求的前提下對(duì)Al、Ti等強(qiáng)化元素含量按中、下限控制。②穿孔機(jī)軋輥轉(zhuǎn)數(shù)。軋輥轉(zhuǎn)速越高，毛管離層缺陷越嚴(yán)重。降低軋輥轉(zhuǎn)數(shù)，可以消除毛管離層缺陷，效果顯著。在二輥斜軋鼓形輥穿孔機(jī)上穿出合格高溫合金毛管的主要工藝措施，就是降低軋輥轉(zhuǎn)速。③加熱溫度。加熱溫度超過合理范圍時(shí)，溫度越高，毛管離層缺陷越嚴(yán)重。加熱溫度范圍要選擇合理，在確定加熱溫度時(shí)，要考慮穿孔變形產(chǎn)生的溫度升高。即使加熱溫度合適，若軋輥轉(zhuǎn)數(shù)高，毛管仍然會(huì)出現(xiàn)離層缺陷。④咬入角和輾軋角。二輥斜軋鼓形輥穿孔機(jī)增大咬入角以及二輥斜軋錐形輥穿孔機(jī)增大咬入角和輾軋角，均有利于毛管變形深透，有利于減輕或消除離層缺陷。所謂“二輥斜軋錐形輥穿孔機(jī)適于低塑性難變形合金穿孔”的說法，實(shí)際就是指二輥斜軋錐形輥穿孔機(jī)在大咬入角和大輾軋角的條件下進(jìn)行穿孔，可以減輕或消除某些低塑性難變形鋼和合金毛管的離層缺陷；如果同時(shí)降低軋輥轉(zhuǎn)速，則消除毛管離層缺陷的效果會(huì)更好。

圖1～5是高溫合金離層缺陷的外觀形貌以及縱、橫向低倍組織。其中，圖1是高溫合金毛管出現(xiàn)離層缺陷后用氧氣切開的形貌，該照片與《標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè)》中圖3-10-37及文獻(xiàn)中圖65所示的毛管離層缺陷的形貌相似。

除了低塑性難變形的高溫合金和耐熱鋼外，有文獻(xiàn)報(bào)道的只有GCr15軸承鋼毛管出現(xiàn)過離層缺陷，但是沒有高溫合金和耐熱鋼那樣嚴(yán)重。GCr15軸承鋼的離層缺陷，也發(fā)生在二輥斜軋穿孔的毛管上；沒有出現(xiàn)過外離層，只出現(xiàn)過內(nèi)離層，并且呈環(huán)狀，所以這種內(nèi)離層也叫環(huán)狀層裂；裂紋距內(nèi)表面1～2 mm，裂紋寬度3～5 mm；裂紋處金屬組織正常，未見異常非金屬夾雜物，無過燒現(xiàn)象；離層缺陷多出現(xiàn)在毛管的尾部，如果整根鋼管都有離層缺陷，則尾部缺陷重于頭部。

關(guān)于GCr15軸承鋼毛管內(nèi)離層缺陷形成的原因，文獻(xiàn)是這樣解釋的：加熱溫度過高，使金屬加工塑性降低；頂頭對(duì)中心區(qū)金屬的壓應(yīng)力部分或全部抵消了軋輥對(duì)中心區(qū)金屬產(chǎn)生的拉應(yīng)力，在頂頭前沒有形成孔腔而形成了環(huán)形破裂，在繼續(xù)穿孔變形的過程中，環(huán)形破裂延伸，在毛管上形成了環(huán)狀的內(nèi)離層缺陷。

加熱溫度過高使金屬加工塑性降低是對(duì)的，特別是穿孔變形集中在毛管的內(nèi)表面，變形熱使毛管內(nèi)表面溫度進(jìn)一步升高，加工塑性進(jìn)一步降低；離層缺陷尾部重于頭部就是因?yàn)槲膊康臏囟雀哂陬^部。頂頭對(duì)中心區(qū)金屬的壓應(yīng)力能減小軋輥對(duì)中心區(qū)金屬產(chǎn)生的拉應(yīng)力，也是可以理解的。但是，頂頭前沒有形成孔腔而形成了環(huán)形破裂，僅僅是表述了一個(gè)非常重要和典型的現(xiàn)象，仍需要試驗(yàn)驗(yàn)證。另外，這種解釋還沒有說明：為什么GCr15軸承鋼只出現(xiàn)內(nèi)離層缺陷而不出現(xiàn)外離層缺陷；為什么內(nèi)離層缺陷只出現(xiàn)在厚壁管而不出現(xiàn)在薄壁管上。

筆者認(rèn)為，GCr15軸承鋼產(chǎn)生內(nèi)離層缺陷有2個(gè)條件：一是內(nèi)表面加熱溫度過高，二是厚壁管。GCr15軸承鋼對(duì)加熱溫度比較敏感，只有在內(nèi)表面加熱溫度過高的條件下，金屬加工塑性才明顯降低；只有在厚壁管的條件下，頂頭對(duì)管體的輾軋變形才不深透，才在管壁靠近內(nèi)表面形成一個(gè)變形層，在此變形層與中間層的過渡區(qū)才形成區(qū)域間剪切應(yīng)力及拉應(yīng)力，在區(qū)域間剪切應(yīng)力和拉應(yīng)力的作用下金屬才開裂，形成內(nèi)離層缺陷。這時(shí)，裂紋并不是從頂頭鼻部前開始的。如果裂紋是從頂頭鼻部前開始，則說明頂頭前已形成孔腔；如果形成了孔腔，則管體就不是產(chǎn)生內(nèi)離層而是在內(nèi)表面產(chǎn)生內(nèi)折與裂紋。內(nèi)離層缺陷是從距頂頭鼻部一定距離的位置開始的，因?yàn)轫旑^對(duì)中心區(qū)金屬的壓應(yīng)力，能減小頂頭鼻部附近產(chǎn)生內(nèi)離層的剪切應(yīng)力和拉應(yīng)力。管體沒有出現(xiàn)外離層缺陷，說明其外表面的實(shí)際溫度并不過高，塑性降低程度有限。在穿制薄壁毛管的條件下，管壁上不存在由于變形不深透產(chǎn)生的區(qū)域間剪切應(yīng)力和拉應(yīng)力。如果管體內(nèi)表面加熱溫度過高，管壁不是產(chǎn)生內(nèi)離層缺陷而是在內(nèi)表面出現(xiàn)嚴(yán)重的碎裂。根據(jù)以上分析，除了低塑性難變形鋼和合金之外，對(duì)加熱溫度敏感的其他鋼種，在穿制厚壁毛管時(shí)都有可能產(chǎn)生內(nèi)離層缺陷。

GCr15軸承鋼毛管內(nèi)離層缺陷的影響因素及其消除措施是：①加熱溫度。管坯加熱溫度為1 250℃時(shí)，毛管都出現(xiàn)了內(nèi)離層缺陷；使用預(yù)熱溫度偏高的鉬基頂頭穿孔，毛管都出現(xiàn)了內(nèi)離層缺陷；有嚴(yán)重內(nèi)離層缺陷的毛管，其內(nèi)表面往往還出現(xiàn)內(nèi)折和龜裂。降低加熱溫度，控制在1 130～1 150℃，提高了金屬的加工塑性，內(nèi)離層缺陷消除。②頂頭前壓下量。在保證正常咬入的情況下，減少頂頭前壓下量，防止頂頭前金屬出現(xiàn)破裂。③咬入角。增大咬入角，適當(dāng)減小軋輥入口錐角度，增加頂頭穿孔錐長度，改善變形的深透性和均勻性，有利于消除內(nèi)離層缺陷。

2分層缺陷

在《標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè)》中，列入了鋼坯、熱軋型鋼、中厚鋼板、薄鋼板、鋼帶、電焊鋼管和爐焊鋼管的分層缺陷，并作了說明。該《標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè)》指出，分層缺陷是鋼錠和連鑄坯中的殘余縮孔和異常的非金屬夾雜物、嚴(yán)重的疏松和偏析等冶煉過程中產(chǎn)生的缺陷，在軋制過程中被輾軋成片層狀，把上下金屬隔開成為兩層或三層；在軋材剪切的斷面上，或出現(xiàn)未焊合的孔隙，或有明顯的結(jié)構(gòu)差別，或由于刀具與金屬的摩擦作用缺陷處被拉開出現(xiàn)分離，還有的在孔隙和分離處有目視可見的夾渣。

顯然，分層缺陷是鋼中的冶煉缺陷經(jīng)過軋制變形后在鋼材中的表現(xiàn)。如果鋼中有上述缺陷，那么，用這種鋼軋制的板材就有分層缺陷，用這種板材焊成的焊管就有分層缺陷；無縫鋼管也可以認(rèn)為是環(huán)形板材，用這種有缺陷的鋼軋制的無縫鋼管就有分層缺陷。過去人們比較關(guān)注熱軋板材和焊管的分層缺陷，實(shí)際上無縫鋼管也同樣存在著分層缺陷?，F(xiàn)在，熱軋板材和無縫鋼管都使用連鑄坯生產(chǎn)。由于冶煉技術(shù)的發(fā)展，鋼中S、P含量的嚴(yán)格控制以及生產(chǎn)管理的加強(qiáng)，連鑄坯中的各種缺陷已經(jīng)明顯減少。目前引起無縫鋼管分層缺陷的主要原因是鋼中異常的非金屬夾雜物，多發(fā)生在碳鋼和低合金鋼（特別是Cr-Mo鋼）中。對(duì)這樣的分層缺陷進(jìn)行高倍觀察，非金屬夾雜物分布在壁厚中間和靠近內(nèi)表面區(qū)域，與基體金屬的邊界未發(fā)生開裂，數(shù)量較多、寬度較寬、長度較長，有的形狀也特殊，非金屬夾雜物的組成是CaO、Al2O3、SiO2、MnS、MgO、ZrO2、Na2O和K2O。鋼中正常的非金屬夾雜物不引起分層缺陷。經(jīng)過超聲波探傷或用超聲測(cè)厚儀測(cè)量厚度，并經(jīng)金相鑒定，可以檢驗(yàn)并確定鋼中的分層缺。

為了使用安全，各種鋼材的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)分層缺陷都有明確的規(guī)定。

在板材的國家標(biāo)準(zhǔn)中，GB/T 710—2008《優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼熱軋薄鋼板和鋼帶》、GB/T 711—2008《優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼熱軋厚鋼板和鋼帶》、GB/T 912—2008《碳素結(jié)構(gòu)鋼和低合金鋼熱軋薄鋼板和鋼帶》、GB/T 3274—2007《碳素結(jié)構(gòu)鋼和低合金鋼熱軋厚鋼板和鋼帶》、GB/T 4238—2007《耐熱鋼板和鋼帶》、GB 713—2008《鍋爐和壓力容器用鋼板》等技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)都規(guī)定：鋼板和鋼帶“表面不應(yīng)有裂紋、氣泡、折疊、夾雜、結(jié)疤和氧化鐵皮壓入等對(duì)使用有害的缺陷。鋼板和鋼帶不得有分層。”

在焊管的國家標(biāo)準(zhǔn)中，GB/T 3091—2008《低壓流體輸送用焊接鋼管》標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：“鋼管內(nèi)外表面應(yīng)光滑，不允許有折疊、裂紋、分層、搭焊、斷弧、燒穿以及深度超過壁厚下偏差的缺陷存在。”

在無縫鋼管的國家標(biāo)準(zhǔn)中，關(guān)于分層（或離層）缺陷規(guī)定的表述，大致分為3類：第一類，GB/T 5312—1999《船舶用碳鋼和碳錳鋼無縫鋼管》標(biāo)準(zhǔn)對(duì)表面質(zhì)量規(guī)定“鋼管的內(nèi)外表面不允許有裂紋、折疊、分層、結(jié)疤和軋折”；GB/T 15026—1994《一般用途高溫合金管技術(shù)條件》對(duì)表面質(zhì)量規(guī)定“內(nèi)外表面不得有裂紋、折疊、龜裂、分層和結(jié)疤”。第二類，GB 5310—2008《高壓鍋爐用無縫鋼管》、GB 6479—2000《高壓化肥設(shè)備用無縫鋼管》、GB 9948—2006《石油裂化用無縫鋼管》等標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)表面質(zhì)量規(guī)定“鋼管的內(nèi)外表面不允許有目視可見的裂紋、折疊、結(jié)疤、軋折和離層”，對(duì)低倍組織規(guī)定“連鑄坯或鋼錠直接軋制鋼管要求：無白點(diǎn)、夾雜、皮下氣泡、翻皮和分層”。第三類，GB/T 8163—2008《輸送流體用無縫鋼管》標(biāo)準(zhǔn)對(duì)表面質(zhì)量規(guī)定“鋼管的內(nèi)外表面不允許有目視可見的裂紋、折疊、結(jié)疤、軋折和離層。”在美國石油學(xué)會(huì)（API）標(biāo)準(zhǔn)中，《缺欠術(shù)語》標(biāo)在無縫鋼管的國家標(biāo)準(zhǔn)中，關(guān)于分層（或離層）缺陷規(guī)定的表述，大致分為3類：第一類，GB/T 5312—1999《船舶用碳鋼和碳錳鋼無縫鋼管》標(biāo)準(zhǔn)對(duì)表面質(zhì)量規(guī)定“鋼管的內(nèi)外表面不允許有裂紋、折疊、分層、結(jié)疤和軋折”；GB/T 15026—1994《一般用途高溫合金管技術(shù)條件》對(duì)表面質(zhì)量規(guī)定“內(nèi)外表面不得有裂紋、折疊、龜裂、分層和結(jié)疤”。第二類，GB 5310—2008《高壓鍋爐用無縫鋼管》、GB 6479—2000《高壓化肥設(shè)備用無縫鋼管》、GB 9948—2006《石油裂化用無縫鋼管》等標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)表面質(zhì)量規(guī)定“鋼管的內(nèi)外表面不允許有目視可見的裂紋、折疊、結(jié)疤、軋折和離層”，對(duì)低倍組織規(guī)定“連鑄坯或鋼錠直接軋制鋼管要求：無白點(diǎn)、夾雜、皮下氣泡、翻皮和分層”。第三類，GB/T 8163—2008《輸送流體用無縫鋼管》標(biāo)準(zhǔn)對(duì)表面質(zhì)量規(guī)定“鋼管的內(nèi)外表面不允許有目視可見的裂紋、折疊、結(jié)疤、軋折和離層。”

在美國石油學(xué)會(huì)（API）標(biāo)準(zhǔn)中，《缺欠術(shù)語》標(biāo)準(zhǔn)（API Std 5T1，國內(nèi)對(duì)應(yīng)等效標(biāo)準(zhǔn)SY/T 6445—2000《石油管材常見缺欠和缺陷術(shù)語》）列入了鋼管的分層缺陷而沒有列入鋼管的離層缺陷。該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)鋼管分層缺陷的定義是：“通常平行于金屬表面的內(nèi)部層狀分離”，并給出了一個(gè)實(shí)物照片（圖6）。在API Spec 5L—2007（44版）標(biāo)準(zhǔn)中，第9.10條“表面狀態(tài)、瑕疵和缺陷”的第9.10.1.2點(diǎn)規(guī)定：“所有鋼管應(yīng)沒有裂紋、燒蝕和漏隙”；第9.10.4點(diǎn)“分層”規(guī)定：“所有延伸至鋼管表面或坡口處的外觀測(cè)定橫向尺寸超過6.4 mm（0.25 in）的分層或夾渣應(yīng)判為缺陷。”

由上述API標(biāo)準(zhǔn)對(duì)分層缺陷的定義和實(shí)物照片可以認(rèn)為，“通常平行于金屬表面的內(nèi)部層狀分離”就是鋼管壁厚上平行內(nèi)外表面并具有一定寬度的裂紋，它與《標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè)》和文獻(xiàn)中的離層缺陷是同一種缺陷。根據(jù)上述API標(biāo)準(zhǔn)對(duì)表面狀態(tài)、瑕疵和缺陷的規(guī)定，可以理解為橫向尺寸小于或等于6.4 mm的分層是允許存在的，而這個(gè)允許存在的分層不應(yīng)該是“層狀分離”，也不應(yīng)該是裂紋（因?yàn)榱鸭y按該標(biāo)準(zhǔn)第9.10.1.2點(diǎn)規(guī)定是不允許的），而應(yīng)該是異常的非金屬夾雜物，也就是由異常的非金屬夾雜物引起的分層。照此理解，API標(biāo)準(zhǔn)中所說的分層缺陷，又與《標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè)》和我國目前某些無縫鋼管生產(chǎn)中出現(xiàn)的分層缺陷是同一種缺陷。綜上分析，API標(biāo)準(zhǔn)中的分層缺陷，包含了《標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè)》和無縫鋼管生產(chǎn)中的離層與分層這兩種缺陷的概念；或者說，鋼管中的兩種缺陷———離層和分層，在API標(biāo)準(zhǔn)中使用了同一個(gè)名稱———分層。

3討論及建議

3.1討論

由上可知，無縫鋼管的離層缺陷是鋼管壁厚上平行于內(nèi)外表面，呈環(huán)形或弧形并具有一定寬度的裂紋，是毛管在穿孔過程中變形不深透（低塑性難變形鋼和合金）或加熱溫度過高（軸承鋼）造成的；而無縫鋼管的分層缺陷主要是鋼管壁厚中存在異常的非金屬夾雜物，是冶煉、澆注過程中，鋼渣、被浸蝕的耐火材料和保護(hù)渣落入鋼中而沒有被排除所致，多發(fā)生在碳鋼和低合金鋼（特別是Cr-Mo鋼）中。無縫鋼管的離層和分層缺陷是鋼管生產(chǎn)中出現(xiàn)的兩種現(xiàn)象，是具有不同特征、不同性質(zhì)的兩種缺陷。在漢語中可以認(rèn)為離即是分、分即是離，分和離表達(dá)一個(gè)意思，但在鋼管早期的標(biāo)準(zhǔn)和文獻(xiàn)中離層和分層卻代表兩種缺陷。離層是離層，分層是分層。把離層和分層缺陷當(dāng)作一種缺陷，“分層亦稱離層”，是一種誤解，與生產(chǎn)實(shí)際情況不符。在技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)或有關(guān)研究文獻(xiàn)中，不要把離層叫作分層或把分層叫作離層，也不要把離層和分層統(tǒng)稱為分層，把分層稱為夾層。

無縫鋼管的離層缺陷有內(nèi)離層和外離層兩種。內(nèi)離層不表現(xiàn)為內(nèi)、外表面缺陷。外離層不表現(xiàn)為內(nèi)表面缺陷，只是有時(shí)表現(xiàn)為外表面缺陷。在鋼管切開的截面上目視可見內(nèi)離層和外離層缺陷。無縫鋼管的分層缺陷不表現(xiàn)為內(nèi)表面缺陷，只是有時(shí)表現(xiàn)為外表面、坡口和端面上的缺陷。因此，在無縫鋼管國家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定“鋼管的內(nèi)外表面不允許有目視可見的裂紋、折疊、結(jié)疤、軋折和離層”或規(guī)定“鋼管的內(nèi)外表面不允許有裂紋、折疊、分層、結(jié)疤和軋折”，顯然，這樣關(guān)于鋼管離層和分層缺陷規(guī)定的表述是不夠準(zhǔn)確、不夠全面的。

有低倍組織檢驗(yàn)要求的無縫鋼管國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定“鋼管橫截面酸浸試片上不應(yīng)有目視可見的白點(diǎn)、夾雜、皮下氣泡、翻皮和分層”。低倍組織檢驗(yàn)的根據(jù)是GB/T 1979—2001《結(jié)構(gòu)鋼低倍組織缺陷評(píng)級(jí)圖》標(biāo)準(zhǔn)。但該評(píng)級(jí)圖中沒有“分層”這個(gè)缺陷名稱。如果鋼中有分層缺陷，在低倍組織上只能看到“非金屬夾雜物（目視可見的）及夾渣”缺陷。如果鋼中有分層缺陷，按GB/T 1814—1979《鋼材斷口檢驗(yàn)方法》標(biāo)準(zhǔn)和GB/T 2971—1982《碳素鋼和低合金鋼斷口檢驗(yàn)方法》標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)，在縱向宏觀斷口上表現(xiàn)為“層狀斷口”或“非金屬夾雜物（目視可見的）及夾渣斷口”。

在無縫鋼管國家標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于離層和分層缺陷規(guī)定的表述中，第一類只規(guī)定了不允許有分層缺陷。應(yīng)該補(bǔ)充規(guī)定不允許有離層缺陷。因?yàn)殡x層缺陷實(shí)際上是大面積的裂紋，肯定是不允許存在的。第二類只規(guī)定了表面質(zhì)量不允許有離層缺陷，沒有規(guī)定不允許有分層缺陷；雖然用低倍檢驗(yàn)的方法規(guī)定了不允許有分層缺陷，但是在低倍組織缺陷評(píng)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)中并沒有“分層”這個(gè)缺陷名稱。第三類只規(guī)定了不允許有離層缺陷，沒有規(guī)定不允許有分層缺陷，不知道當(dāng)時(shí)是怎樣考慮的。如果當(dāng)時(shí)把離層和分層當(dāng)成一種缺陷，就應(yīng)該補(bǔ)充規(guī)定不允許有分層缺陷。如果當(dāng)時(shí)本意就是允許有分層缺陷，這里有一個(gè)問題需要討論，就是在這個(gè)國家標(biāo)準(zhǔn)中是允許還是不允許有分層缺陷。筆者認(rèn)為，GB/T 8163—2008《輸送流體用無縫鋼管》標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該規(guī)定不允許有分層缺陷；用戶在鋼管檢驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)有分層缺陷時(shí)都不予以接受。因?yàn)樵谕惖匿摪?/span>、鋼帶和焊管國家標(biāo)準(zhǔn)中都規(guī)定了不允許有分層缺陷。目前，分層缺陷只在個(gè)別爐號(hào)部分坯料軋制的部分無縫鋼管中出現(xiàn)，隨著操作的熟練和生產(chǎn)管理的加強(qiáng)，煉鋼廠完全可以解決這個(gè)問題。

3.2建議

（1）制定一個(gè)類似API Std 5T1《缺欠術(shù)語》標(biāo)準(zhǔn)那樣的《無縫鋼管缺陷標(biāo)準(zhǔn)》，統(tǒng)一對(duì)無縫鋼管缺陷的認(rèn)識(shí)和判定。

（2）現(xiàn)行的無縫鋼管國家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定“鋼管的內(nèi)外表面不允許有目視可見的裂紋、折疊、結(jié)疤、軋折和離層”或“鋼管的內(nèi)外表面不允許有裂紋、折疊、分層、結(jié)疤和軋折”，建議改為“鋼管的內(nèi)外表面不允許有目視可見的裂紋、折疊、結(jié)疤和軋折，鋼管不允許有離層和分層”或“鋼管的內(nèi)外表面不允許有裂紋、折疊、結(jié)疤和軋折，鋼管不允許有離層和分層”（本文討論只針對(duì)鋼管的離層和分層缺陷，不涉及其他缺陷）。

（3）在YB/T 4149—2006《連鑄圓管坯》標(biāo)準(zhǔn)中，建議補(bǔ)充規(guī)定“連鑄圓管坯軋制的鋼管不允許有冶煉因素引起的分層缺陷。分層缺陷可以用超聲波測(cè)厚儀測(cè)定”。

4結(jié)論

（1）無縫鋼管中的離層和分層是兩種缺陷。離層缺陷是平行于鋼管內(nèi)外表面，呈環(huán)形或弧形并具有一定寬度的裂紋，發(fā)生在低塑性難變形的高溫合金和耐熱鋼以及軸承鋼的毛管中。分層缺陷主要是鋼中異常的非金屬夾雜物，多發(fā)生在碳鋼和低合金鋼（特別是Cr-Mo鋼）中。

（2）建議在無縫鋼管有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定“鋼管不允許有離層和分層缺陷”，在YB/T 4149—2006《連鑄圓管坯》標(biāo)準(zhǔn)中補(bǔ)充規(guī)定“連鑄圓管坯軋制的鋼管不允許有冶煉因素引起的分層缺陷。分層缺陷可以用超聲波測(cè)厚儀測(cè)定”。