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結合460機組實際生產(chǎn)情況，對難變形鋼種厚壁鋼管存在的晶間裂紋缺陷產(chǎn)生的原因進行了分析，認為晶間裂紋缺陷與鋼坯本身的質量有關，同時也受加熱制度和穿孔工藝的影響。采取了相應的措施，如提高鋼坯的質量、優(yōu)化管坯加熱制度、選擇合適的穿孔參數(shù)和工具，最終使晶間裂紋缺陷得到了有效的控制。

天津鋼管制造有限公司460PQF連軋管機組（簡稱460機組）生產(chǎn)的部分厚壁接箍料在探傷檢查時，發(fā)現(xiàn)局部存在內部缺陷。在探傷定位處取樣觀察，發(fā)現(xiàn)一種平行于鋼管內外表面的弧形或環(huán)形且有一定寬度的裂紋，即晶間裂紋，造成大量的廢品產(chǎn)生，不僅影響了合同完成率，而且造成了嚴重的經(jīng)濟損失。通過對我廠生產(chǎn)的有晶間裂紋缺陷的厚壁鋼管進行統(tǒng)計分析，發(fā)現(xiàn)存在該缺陷的規(guī)格主要集中在369和451孔型，典型的規(guī)格有303*29 mm、396*31.5 mm（33.5 mm）和394*41 mm，且鋼種比較單一，基本上為26CrMo48V和27CrMo47Vs/1等難變形鋼種。

1影響晶間裂紋缺陷產(chǎn)生的因素及控制措施

1.1管坯質量的影響

460機組穿孔機所使用的坯料為自煉鑄坯，鑄坯最常見的缺陷有中心疏松、縮孔、中心裂紋和偏析。鑄坯質量不僅與鋼水過熱度和拉坯速度有關，還與鋼種、鑄坯規(guī)格有關。而含Cr、Mo元素的合金鋼熱容量大，導熱性差，尤其對于大規(guī)格鑄坯（直徑大于350 mm），鑄造時容易形成中心疏松和晶粒粗大的柱狀晶，而柱狀晶與等軸晶相比結合力明顯較弱，在斜軋穿孔過程中，鑄坯受拉應力和壓應力作用，極易產(chǎn)生晶間裂紋缺陷，嚴重時甚至出現(xiàn)毛管分層。因此為保證難變形鋼種鑄坯質量，要避免高溫澆注，保證鋼液具有良好的順序結晶，提高鋼水的純凈度，減少鋼中夾雜物含量，增加連鑄坯等軸晶比例，減少中心偏析和中心疏松；采用合理的冷卻制度，降低鑄造溫度，減少鑄坯內的熱應力和組織應力，增加鑄坯中心等軸區(qū)，同時要降低鋼中易偏析元素C、S、P的含量。

1.2加熱制度影響

較高的加熱溫度、不合理的加熱制度會降低管坯的塑性，使管坯截面溫度不均勻。當管坯截面的溫度不均勻時，在加上斜軋穿孔軋制過程中產(chǎn)生的“溫升”，會使管坯各層之間變形抗力和塑性不同，導致各層之間變形不一致，從而形成附加拉應力和切應力，從而產(chǎn)生晶間裂紋甚至分層缺陷。對管坯加熱的溫度、速度、和時間合理設計和控制，可以改善管坯的組織性能，并保證管坯截面的溫度均勻性，提高穿孔毛管的質量。因此我們重新優(yōu)化了管坯加熱制度，通過降低整體的加熱溫度，放慢生產(chǎn)節(jié)奏來提高管坯的加熱均勻性，表1為優(yōu)化前后的加熱制度對比。

1.3穿孔機軋輥轉速的影響

晶間裂紋形成的根本原因就是難變形鋼經(jīng)過穿孔時變形抗力大，變形不深透，軋輥轉速越高，表層金屬變形越激烈，而表層金屬必然會向橫向、縱向和切向流動，同時發(fā)生扭轉，金屬趨向于周長的增大和鼓脹，從而在外表層變形區(qū)和壁厚中間過渡變形區(qū)產(chǎn)生附加拉應力和剪切應力[7-9]，使管坯橫截面上存在很大的不均勻變形。當其超過金屬所能承受的塑性極限時，就會形成晶間裂紋甚至分層缺陷。因此，晶間裂紋缺陷就是毛管表層變形區(qū)和中心變形區(qū)“區(qū)域”間的不均勻變形產(chǎn)生的附加拉應力和切應力所致。也就是說，軋輥轉速越高，晶間裂紋越嚴重，降低軋輥轉速，可以消除晶間裂紋，效果顯著。在二輥斜軋穿孔機上穿出合格高溫合金毛管的主要工藝措施，就是降低軋輥轉速[12]。降低軋輥轉速可以增大軋輥作用在管坯上的曳入摩擦力，有利于管坯的一次咬入和二次咬入，同時還有利于變形深透，減少晶間裂紋的產(chǎn)生。460機組穿孔機受電機功率所限（電機功率6500 kW，均小于國內同尺寸機組），在軋制囟400 mm管坯時軋機負荷一直較高，穿孔速度過慢，即純軋時間較長時，很容易出現(xiàn)電機跳停事故，因此在生產(chǎn)合金品種時一直采取高轉速軋制。為便于穿孔機降速軋制，通過理論推導可知，電機扭矩=變形軋制力*軋制力臂/減速機的減速比（軋制力臂為軋輥直徑的1/2），在其他條件無法改變的情況下，通過選取較小輥徑的穿孔輥有效地減小了力臂，最終使電機扭矩得到控制，這樣便可采取低轉速軋制。

1.4穿孔變形區(qū)橢圓度的影響

穿孔過程中沿管坯橫截面存在著不均勻變形，而橢圓度越大，不均勻變形也會越大。當導板磨損嚴重時，會使變形區(qū)橢圓度變大，橫向不均勻變形也會增大，從而導致橫向拉應力和切應力的增加，加劇了晶間裂紋形成的趨勢。實踐證明，選擇軋支數(shù)較少的導板或者新導板，能夠減少晶間裂紋產(chǎn)生的幾率。

1.5連軋機減壁量的影響

經(jīng)統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，易出現(xiàn)晶間裂紋缺陷的幾個規(guī)格不僅鋼種單一，而且還具有其它的相同點，即連軋機減壁率都小于30%，實踐證明無論是連鑄坯質量影響，還是穿孔輥轉速影響，晶間裂紋缺陷都是在穿孔過程中形成。筆者認為過小的連軋減壁量不易將毛管內部的裂紋軋合。對此，460機組針對幾種典型規(guī)格的厚壁鋼管，重新選取穿孔頂頭規(guī)格，在原有的基礎上增加毛管壁厚，達到了增加連軋減壁量的目的，最終提高了連軋將裂紋軋合的幾率。

2工藝改進情況跟蹤

2.1工藝改進前后鑄坯微觀組織觀察

為驗證工藝改進效果，厚壁鋼管廠家選取了工藝改進前后的鑄坯進行低倍形貌的對比。對比兩個試樣低倍形貌，發(fā)現(xiàn)工藝改進后的鑄坯粗大柱狀晶幾乎消除，宏觀表現(xiàn)為相對細小的等軸晶，改進后鑄坯中心疏松區(qū)相對不明顯，試樣組織相對均勻，晶粒細化。改進前鑄坯晶粒粗大，中心疏松區(qū)較為明顯。

厚壁鋼管廠家從生產(chǎn)工藝調整前后所軋制的鋼管中，各取一塊試樣，并對試樣進行磨光、拋光，觀察其低倍形貌。

從圖中可以看出，調整之前的試樣中發(fā)現(xiàn)大量的平行于表面的裂紋，而調整后的試樣中未發(fā)現(xiàn)裂紋。

2.2接箍料軋制情況跟蹤表

為驗證采取的措施是否有效，長期跟蹤了經(jīng)常出現(xiàn)晶間裂紋品種的軋制情況。表3為工藝改進后，2019年軋制的典型規(guī)格質量情況跟蹤表。

3結論

厚壁鋼管廠家為消除晶間裂紋缺陷，應盡量遵循以下的工藝原則：確保管坯的質量，準確控制其化學成分，盡量降低其中易偏析元素C、P、S等，合理的制定加熱制度，盡量提高管坯的塑性，從而提高其抵抗不均勻變形的能力。

重新選取穿孔頂頭規(guī)格，在原有的基礎上增加毛管壁厚，增加連軋機減壁量，對穿孔軋制參數(shù)進行合理的調整，降低輥速，保證變形的深透。在保證管坯咬入順利的前提下，盡量減小穿孔機變形區(qū)橢圓度系數(shù)。其中，降低軋輥轉速是最有效的辦法，可使管坯變形深透,消除晶間裂紋，穿出合格的毛管。當受到軋機負荷影響時，可以用小直徑軋輥來達到降低軋制速度的目的。