En primer lugar, los estándares de producción de tubos de acero sin costura:
1. Requisitos de calidad de tubos de acero sin costura.
① Composición química del acero: La composición química del acero es el factor más importante que afecta el rendimiento de los tubos de acero sin costura. También es la base principal para la formulación de los parámetros del proceso de laminación de tubos y el tratamiento térmico de los tubos de acero. En la norma para tubos de acero sin costura, según los diferentes usos de los tubos de acero, se establecen requisitos correspondientes para la fundición del acero y los métodos de fabricación de las piezas brutas de los tubos, y se establecen regulaciones estrictas sobre la composición química. En particular, se establecen requisitos para el contenido de ciertos elementos químicos nocivos (arsénico, estaño, antimonio, plomo, bismuto) y gases (nitrógeno, hidrógeno, oxígeno, etc.). Para mejorar la uniformidad de la composición química del acero y su pureza, reducir las inclusiones no metálicas en las piezas brutas de los tubos y mejorar su distribución morfológica, se suelen utilizar equipos de refinación fuera del horno para refinar el acero fundido, e incluso hornos de electroescoria para la refundición y refinación de las piezas brutas de los tubos.
② Precisión del tamaño geométrico y diámetro exterior de la tubería de acero: precisión del diámetro exterior de la tubería de acero, espesor de pared, ovalidad, longitud, curvatura de la tubería de acero, pendiente de corte de la cara del extremo de la tubería de acero, ángulo de ranura de la cara del extremo de la tubería de acero y borde romo, dimensiones de la sección transversal de tubos de acero de forma especial
A. Precisión del diámetro exterior de los tubos de acero: La precisión del diámetro exterior de los tubos de acero sin costura depende del método de dimensionamiento (reducción) (incluida la reducción de tensión), el funcionamiento del equipo, el sistema de proceso, etc. La precisión del diámetro exterior también está relacionada con la precisión del procesamiento de los orificios de la máquina de dimensionamiento (reducción) y con la distribución y ajuste de la deformación de cada estructura. La precisión del diámetro exterior de los tubos de acero sin costura laminados en frío está relacionada con la precisión de la matriz o del orificio de laminación.
B. Espesor de pared: La precisión del espesor de pared de los tubos de acero sin costura depende de la calidad del calentamiento del tubo en bruto, los parámetros de diseño del proceso y de ajuste de cada proceso de deformación, la calidad de la herramienta y la calidad de su lubricación. La distribución desigual del espesor de pared de los tubos de acero se traduce en un espesor de pared transversal y longitudinal desiguales.
③ Calidad de la superficie de los tubos de acero: La norma estipula los requisitos de "acabado superficial" de los tubos de acero. Sin embargo, existen hasta 10 tipos de defectos superficiales en los tubos de acero debido a diversas razones durante el proceso de producción. Incluyendo grietas superficiales (grietas), línea capilar, pliegue interno, pliegue externo, perforación, recto interno, recto externo, delaminación, cicatriz, picaduras, convexo, picaduras (picaduras), abrasión (rayones), espiral interna, espiral externa, línea azul, enderezamiento, marca de rodillo, etc. Las principales razones de estos defectos son causadas por defectos superficiales o defectos internos de la pieza bruta del tubo. Por otro lado, se generan durante el proceso de producción, es decir, si los parámetros del proceso de laminación no están diseñados razonablemente, la superficie de la herramienta (molde) no es lisa, las condiciones de lubricación no son buenas, el diseño y ajuste del orificio no son razonables, etc., puede causar problemas de calidad de la superficie del tubo de acero; o si el tubo en blanco (tubo de acero) se calienta, lamina, trata térmicamente y endereza si la temperatura de calentamiento no se controla adecuadamente, la deformación es desigual, la velocidad de calentamiento y enfriamiento no es razonable o la deformación de enderezamiento es demasiado grande, también puede provocar que el tubo de acero tenga grietas superficiales.
④ Propiedades físicas y químicas de las tuberías de acero: Las propiedades físicas y químicas de las tuberías de acero incluyen las propiedades mecánicas a temperatura ambiente, a una temperatura determinada (resistencia térmica o rendimiento a baja temperatura) y la resistencia a la corrosión (antioxidación, antierosión hídrica, resistencia a ácidos y álcalis, etc.). En general, las propiedades físicas y químicas de las tuberías de acero dependen principalmente de su composición química, estructura, pureza y método de tratamiento térmico. Por supuesto, en algunos casos, la temperatura de laminación y el sistema de deformación también afectan su rendimiento.
⑤ Rendimiento del proceso de tubos de acero: El rendimiento del proceso de tubos de acero incluye aplanamiento, abocardado, rizado, doblado, estiramiento de anillos y soldadura de tubos de acero.
⑥ Estructura metalográfica de tubos de acero: La estructura metalográfica de tubos de acero incluye estructuras de tubos de acero de bajo aumento y de alto aumento.
⑦ Requisitos especiales para tubos de acero: condiciones especiales requeridas por los clientes.
En segundo lugar, los problemas de calidad en el proceso de producción de tubos de acero sin costura: defectos de calidad de las piezas brutas de los tubos y su prevención.
1. Defectos de calidad en las palanquillas para tubos y su prevención: Las palanquillas para tubos utilizadas en la producción de tubos de acero sin costura pueden ser palanquillas para tubos redondos de colada continua, palanquillas para tubos redondos laminados (forjados), palanquillas para tubos huecos redondos de colada centrífuga o lingotes de acero. En el proceso de producción, las palanquillas para tubos redondos de colada continua se utilizan principalmente por su bajo coste y buena calidad superficial.
1.1 Defectos de apariencia, forma y calidad superficial de los tochos de tubo
1.1.1 Defectos de forma y apariencia: En el caso de las palanquillas de tubos redondos, los defectos de forma y apariencia incluyen principalmente el diámetro y la ovalidad de las palanquillas, la tolerancia del bisel de corte de la cara final, etc. En el caso de los lingotes de acero, los defectos de forma y apariencia incluyen principalmente la forma incorrecta del lingote de acero debido al desgaste del molde de lingotes de acero, etc.
① El diámetro y la ovalidad del tocho de tubo redondo están fuera de tolerancia: En la práctica, se cree que, al perforar el tocho, la tasa de reducción de presión antes del cabezal de perforación es proporcional al pliegue interno del tubo perforado. Cuanto mayor sea la tasa de reducción de presión del cabezal, mayor será la probabilidad de que la cavidad del tocho se forme prematuramente y el tubo sea propenso a agrietarse en su superficie interna. En producción normal, los parámetros del tipo de orificio de la perforadora se determinan en función del diámetro nominal del tocho, el diámetro exterior y el espesor de pared del tubo. Al ajustar el tipo de orificio, si el diámetro exterior del tocho supera la tolerancia positiva, la tasa de reducción de presión antes del cabezal aumenta y el tubo perforado produce un pliegue interno. Si el diámetro exterior del tocho es demasiado negativo, la tasa de reducción de presión antes del cabezal disminuye y el primer punto de mordida del tocho se desplaza hacia la garganta, lo que dificulta la perforación. Ovalidad fuera de tolerancia: cuando la ovalidad del tocho del tubo es desigual, el tocho del tubo gira de manera inestable después de ingresar a la zona de deformación de perforación y el rodillo rayará la superficie del tocho del tubo, lo que provocará defectos en la superficie del tubo en bruto.
② El bisel de la cara final del tocho de tubo redondo está fuera de tolerancia: El espesor de la pared del extremo frontal del tubo en bruto perforado es desigual. La razón principal es que, al no tener orificio de centrado, el tapón toca la cara final del tocho durante la perforación. Debido a la gran pendiente en la cara final del tocho, la punta del tapón no se centra fácilmente, lo que resulta en un espesor desigual de la cara final del tubo en bruto.
1.1.2 Defectos de calidad superficial (palanquilla de tubo redondo de colada continua): Grietas superficiales en la palanquilla: grietas longitudinales, grietas transversales y grietas de malla. Causas de las grietas longitudinales:
A. El flujo desviado causado por la desalineación de la boquilla y el cristalizador erosiona la capa solidificada del tocho del tubo;
B. La propiedad de fusión de la escoria protectora es deficiente y la capa de escoria líquida es demasiado gruesa o demasiado delgada, lo que da como resultado un espesor desigual de la película de escoria, lo que hace que la capa solidificada local del tocho del tubo sea demasiado delgada.
C. Fluctuación del nivel del líquido de cristalización (cuando la fluctuación del nivel del líquido es ﹥±10 mm, la tasa de aparición de grietas es de aproximadamente el 30%);
D. Contenido de P y S en el acero. (P﹥0,017%, S﹥0,027%, las grietas longitudinales tienden a aumentar);
E. Cuando C en el acero es 0,12%-0,17%, las grietas longitudinales tienden a aumentar.
Medidas preventivas: A. Asegúrese de que la boquilla y el cristalizador estén alineados; B. La fluctuación del nivel del líquido de cristalización debe ser estable; C. Utilice un cono de cristalización adecuado; D. Seleccione escoria protectora con excelente rendimiento; E. Utilice un cristalizador de tapa caliente.
Causas de las grietas transversales: A. Las marcas de vibración demasiado profundas son la principal causa de las grietas transversales; B. El aumento del contenido de niobio y aluminio en el acero es la causa inductora. C. El tocho del tubo se endereza a una temperatura de 900-700 °C. D. La intensidad del enfriamiento secundario es demasiado alta.
Medidas preventivas:
A. El cristalizador adopta alta frecuencia y pequeña amplitud para reducir la profundidad de las marcas de vibración en la superficie del arco interno del tocho;
B. La zona de enfriamiento secundario adopta un sistema de enfriamiento débil estable para garantizar que la temperatura de la superficie sea superior a 900 grados durante el enderezamiento.
C. Mantener estable el nivel del líquido de cristalización;
D. Utilice escoria protectora con buen rendimiento de lubricación y baja viscosidad.
Causas de las grietas en la red superficial:
A. El lingote de alta temperatura absorbe el cobre del cristalizador, y el cobre se vuelve líquido y luego se filtra a lo largo del límite del grano de austenita;
B. Los elementos residuales del acero (como cobre, estaño, etc.) permanecen en la superficie del tubo y se filtran a lo largo del límite del grano;
Medidas preventivas:
A. Cromado en la superficie del cristalizador para aumentar la dureza de la superficie;
B. Utilice un volumen adecuado de agua de refrigeración secundaria;
C. Controlar los elementos residuales en el acero.
D. Controle el valor de Mn/S para garantizar que Mn/S > 40. Generalmente, se considera que cuando la profundidad de la grieta superficial del tubo no supera los 0,5 mm, esta se oxidará durante el calentamiento y no causará grietas en la superficie del tubo de acero. Dado que las grietas superficiales del tubo se oxidan severamente durante el calentamiento, estas suelen ir acompañadas de partículas de oxidación y descarburación después del laminado.
Cicatrices y costra gruesa en el tubo: la temperatura del acero fundido es demasiado baja, el acero fundido es demasiado pegajoso, la boquilla está obstruida, el flujo de inyección se desvía, etc. Debido a las cicatrices y la costra gruesa en la superficie del tocho del tubo, el plegado del tubo de acero es diferente de los defectos de cicatrices y plegado del tubo rugoso producidos durante el laminado. Presenta características de oxidación muy evidentes, acompañadas de partículas de oxidación y descarburación severa, y presencia de óxido ferroso en los defectos.
Poros en la palanquilla: Generalmente, se forman pequeños poros en la superficie de la palanquilla debido a la ruptura de burbujas subcutáneas durante la colada del acero fundido. Tras el laminado de la palanquilla, se forma una pequeña película en la superficie del tubo de acero.
Causas de picaduras y ranuras en el tocho del tubo: Por un lado, pueden generarse durante el proceso de cristalización del tocho, relacionado con la gran conicidad del cristalizador o el enfriamiento desigual de la zona de enfriamiento secundario; por otro lado, pueden deberse a magulladuras o arañazos mecánicos en la superficie del tocho del tubo antes de que se enfríe por completo. Tras la perforación, se forman pliegues o cicatrices (picaduras) y grandes pliegues (ranuras) en la superficie del tubo rugoso.
Orejas en la palanquilla: se deben principalmente a que la separación entre los rodillos (el rodillo enderezador de la máquina de colada continua y el rodillo laminador) no está cerrada. Al enderezar o laminar la palanquilla, la presión en el rodillo enderezador o el rodillo laminador es excesiva o la separación es demasiado pequeña. Esto provoca la entrada de una cantidad excesiva de metal grueso en la separación. Tras la perforación, la superficie rugosa del tubo forma un pliegue en espiral. Independientemente del tipo de defecto superficial de la palanquilla, es posible que se formen defectos en la superficie del tubo de acero durante el proceso de laminado. En casos graves, el tubo de acero laminado se desecha. Por lo tanto, es necesario reforzar el control de la calidad superficial de la palanquilla y la eliminación de defectos superficiales. Solo las palanquillas que cumplen los requisitos estándar pueden utilizarse para la producción de laminado de tubos.
1.2 Defectos estructurales de baja potencia en los tochos de tubos:
Burbujas subcutáneas visibles en palanquillas de tubos: Su aparición se debe a la desoxidación insuficiente del acero fundido y al contenido de gases (especialmente hidrógeno) en el acero fundido, lo cual también es un factor importante en la generación de burbujas subcutáneas en palanquillas de tubos. Este defecto forma una película (sin líneas) en la superficie exterior del tubo de acero tras la perforación o el laminado. Su forma es similar a la de una uña. En casos graves, cubre la superficie exterior del tubo de acero. Este tipo de defecto es pequeño y superficial, y puede eliminarse mediante rectificado.
La principal causa de las grietas subcutáneas en la palanquilla tubular es que la temperatura de la capa superficial de la palanquilla tubular redonda de colada continua varía repetidamente, generando múltiples cambios de fase. Generalmente, no se producen defectos, y si los hay, son pliegues leves.
Grietas centrales y medias en palanquillas de tubos: Estas grietas en palanquillas de tubos redondos de colada continua son las principales causas de la flexión hacia adentro de los tubos de acero sin costura. Las causas de las grietas son muy complejas e involucran los efectos de la transferencia de calor de solidificación, la penetración y la tensión de la palanquilla; sin embargo, en general, están controladas por el proceso de solidificación de la palanquilla en la zona de enfriamiento secundario.
Aflojamiento y contracción de las palanquillas de tubo: Debido principalmente al efecto de grano avanzado de la palanquilla durante el proceso de solidificación, el movimiento del metal líquido se forma debido a la resistencia a la contracción causada por el enfriamiento en la dirección de solidificación. Si la palanquilla de tubo redondo de colada continua presenta aflojamiento y contracción, esto no afectará significativamente la calidad del tubo rugoso con laminado oblicuo y perforación.
1.3 Defectos microestructurales de tochos de tubos: microscopio de alto aumento o electrónico.
Cuando la composición y organización del tocho del tubo son desiguales y se produce una segregación severa, el tubo de acero laminado presenta una estructura bandeada severa, lo que afecta sus propiedades mecánicas y anticorrosivas, impidiendo que su rendimiento cumpla con los requisitos. Un contenido excesivo de inclusiones en el tocho del tubo no solo afecta su rendimiento, sino que también puede causar grietas durante el proceso de producción.
Factores: elementos nocivos en el acero, composición y organización de la segregación de las piezas de tubo e inclusiones no metálicas en las piezas de tubo.
2. Defectos de calentamiento de los tochos de tubo.
En la producción de tubos de acero sin costura laminados en caliente, generalmente se requieren dos procesos de calentamiento desde las palanquillas hasta los tubos de acero terminados: el calentamiento de las palanquillas antes de la perforación y el recalentamiento de los tubos en bruto después del laminado, antes del dimensionado. En la producción de tubos de acero laminados en frío, se requiere un recocido intermedio para eliminar la tensión residual de los tubos de acero. Si bien el propósito de cada calentamiento es diferente y el horno de calentamiento puede ser diferente, si los parámetros del proceso y el control de calentamiento de cada uno son inadecuados, las palanquillas de tubo (tubos de acero) presentarán defectos de calentamiento y afectarán la calidad de los tubos de acero. El propósito del calentamiento de las palanquillas de tubo antes de la perforación es mejorar la plasticidad del acero, reducir la resistencia a la deformación y proporcionar una buena estructura metalográfica para los tubos de laminado. Los hornos de calentamiento utilizados son anulares, de vigas móviles, de fondo inclinado y de fondo de carro. El propósito del recalentamiento de tubos rugosos antes del dimensionado es aumentar e igualar su temperatura, mejorar la plasticidad, controlar la estructura metalográfica y garantizar las propiedades mecánicas de los tubos de acero. Los hornos de calentamiento incluyen principalmente hornos de vigas móviles, hornos de fondo de rodillos continuos, hornos de fondo inclinado y hornos de inducción eléctrica. El propósito del tratamiento térmico de recocido de tubos de acero durante el laminado en frío es eliminar el fenómeno de endurecimiento por acritud causado por el procesamiento en frío de los tubos de acero, reducir la resistencia a la deformación del acero y crear las condiciones para el procesamiento continuo de los tubos de acero. Los hornos de calentamiento utilizados para el tratamiento térmico de recocido incluyen principalmente hornos de vigas móviles, hornos de fondo de rodillos continuos y hornos de fondo de automóvil.
① Los defectos comunes del calentamiento de la palanquilla del tubo incluyen: calentamiento desigual de la palanquilla del tubo (tubo de acero) (comúnmente conocido como superficie yin y yang), oxidación, descarburación, grietas por calentamiento, sobrecalentamiento y sobrequemado.
② Los principales factores que afectan la calidad de calentamiento de la palanquilla del tubo son: la temperatura de calentamiento, la velocidad de calentamiento, el tiempo de calentamiento y mantenimiento, y la atmósfera del horno.
③ Temperatura de calentamiento de la palanquilla: Se manifiesta principalmente por una temperatura demasiado baja o demasiado alta, o por un calentamiento irregular. Una temperatura demasiado baja aumenta la resistencia a la deformación del acero y reduce su plasticidad. Especialmente cuando la temperatura de calentamiento no garantiza la transformación completa de la estructura metalográfica del acero en granos de austenita, aumenta la tendencia a la formación de grietas en la palanquilla durante el laminado en caliente. Si la temperatura es demasiado alta, la superficie de la palanquilla sufre una oxidación severa, descarburación e incluso sobrecalentamiento o sobrecalentamiento.
④ Velocidad de calentamiento de la palanquilla del tubo: La velocidad de calentamiento de la palanquilla del tubo está estrechamente relacionada con la generación de grietas por calentamiento. Cuando la velocidad de calentamiento es demasiado rápida, la palanquilla del tubo es propensa a las grietas por calentamiento. La razón principal es que cuando la temperatura de la superficie de la palanquilla del tubo aumenta, el metal dentro de la palanquilla del tubo y el metal en la superficie tienen una diferencia de temperatura, lo que resulta en una expansión térmica inconsistente del metal y tensión térmica. Una vez que esta tensión térmica excede la tensión de fractura del material, se producirán grietas; las grietas por calentamiento de la palanquilla del tubo pueden existir en la superficie de la palanquilla del tubo o en el interior. Cuando la palanquilla del tubo con grietas por calentamiento se perfora, es fácil formar grietas o pliegues en las superficies internas y externas del tubo rugoso. Prevención: Cuando la palanquilla del tubo todavía está a baja temperatura después de ingresar al horno de calentamiento, se utiliza una velocidad de calentamiento más baja. A medida que aumenta la temperatura de la palanquilla del tubo, se puede aumentar la velocidad de calentamiento en consecuencia.
Tiempo de calentamiento y tiempo de mantenimiento de la palanquilla del tubo: La duración del tiempo de calentamiento y el tiempo de mantenimiento de la palanquilla del tubo está relacionada con los defectos de calentamiento (oxidación superficial, descarburación, tamaño de grano grueso, sobrecalentamiento o incluso sobrequemado, etc.). En términos generales, cuanto más tiempo se calienta la palanquilla del tubo a altas temperaturas, más probable es que se produzca oxidación superficial grave, descarburación, sobrecalentamiento o incluso sobrequemado, lo que puede provocar el desguace de la tubería de acero en casos graves. Medidas preventivas: A. Asegúrese de que la palanquilla del tubo se caliente de manera uniforme y se transforme completamente en una estructura de austenita; B. Los carburos deben disolverse en los granos de austenita; C. Los granos de austenita no pueden ser gruesos ni pueden aparecer cristales mixtos; D. La palanquilla del tubo no se puede sobrecalentar ni sobrequemar después del calentamiento.
En resumen, para mejorar la calidad de calentamiento del tocho de tubo y prevenir defectos de calentamiento, generalmente se siguen los siguientes requisitos al formular los parámetros del proceso de calentamiento del tocho de tubo: A. Temperatura de calentamiento precisa para garantizar que el proceso de perforación se lleve a cabo dentro del rango de temperatura con la mejor permeabilidad del tocho de tubo; B. Temperatura de calentamiento uniforme, esfuércese por hacer que la diferencia de temperatura de calentamiento del tocho de tubo a lo largo de las direcciones longitudinal y transversal no sea mayor de ±10 °C; C. Menor quema de metal, durante el proceso de calentamiento, se debe evitar la sobreoxidación, las grietas superficiales, la adhesión, etc. del tocho de tubo. D. Sistema de calentamiento razonable, la temperatura de calentamiento, la velocidad de calentamiento y el tiempo de calentamiento (tiempo de mantenimiento) deben coordinarse razonablemente para evitar que el tocho de tubo se sobrecaliente o incluso se queme demasiado.
Hora de publicación: 17 de enero de 2025