某電廠對正安裝的鍋爐水冷壁前墻上集箱在做管接頭與管屏焊口檢查時(shí)，發(fā)現(xiàn)小口徑厚壁管（d31. 8mm×8.5mm）焊口附近的管子內(nèi)壁存在線性顯示。經(jīng)進(jìn)一步檢查分析，發(fā)現(xiàn)這種線性顯示是由沿縱向、斷續(xù)分布且深度多不超過0.2mm的直線狀缺陷所致。這種缺陷一經(jīng)出現(xiàn)，立即引發(fā)了電力行業(yè)、鍋爐行業(yè)與鋼管制造業(yè)的廣泛關(guān)注與爭議，進(jìn)行了不少的研討，并部分地與相關(guān)的管子失效現(xiàn)象相聯(lián)系，富通新能源生產(chǎn)銷售生物質(zhì)鍋爐，生物質(zhì)鍋爐主要燃燒木屑顆粒機(jī)、秸稈顆粒機(jī)壓制的生物質(zhì)顆粒燃料。
    之所以引起了各業(yè)的廣泛關(guān)注，是由于各方對這種鋼管內(nèi)壁直線狀缺陷性質(zhì)以及危害性認(rèn)識(shí)仍有所差異，其將給應(yīng)用帶來什么影響還不十分明朗，雖然必然有所影響。
    資料認(rèn)為，從低倍顯微形貌看，該缺陷在管子內(nèi)表面開口，大多數(shù)缺陷沿內(nèi)壁稍傾斜縫隙很細(xì)，且個(gè)別較寬，少數(shù)部分缺陷形狀較尖銳。其參照ASME標(biāo)準(zhǔn)中“破裂、裂縫、縫隙或裂隙”的分類法，建議稱為“類裂紋”，應(yīng)進(jìn)行嚴(yán)格限制；并建議從GB5310標(biāo)準(zhǔn)角度，對其加以限制。
    資料則認(rèn)為，在現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)中未對該缺陷進(jìn)行適當(dāng)?shù)拿枋觯�既不屬裂紋類、也不是溝槽或直道，但形成機(jī)理卻與溝槽或直道相類似，根據(jù)其沿管子縱向線性分布特征，建議稱為“線性缺陷”；并從制管工藝、試驗(yàn)角度和理論分析，因?yàn)楣茏又圃旃に嚐o法完全避免此種缺陷現(xiàn)象，可以適當(dāng)允許，建議控制缺陷深度不超過0.2 mm。
    為了進(jìn)一步討論，本文對電廠現(xiàn)場試樣、國內(nèi)各廠家供貨類似規(guī)格鋼管進(jìn)行了檢查，以了解該缺陷是個(gè)例還是具有普通性；結(jié)合制管工藝及坯料來源，對內(nèi)壁缺陷的形成原因進(jìn)行了探討；并通過對含該類缺陷鋼管進(jìn)行了彎曲試驗(yàn)、水壓爆破試驗(yàn)以評估其危害性。
1、試樣檢查與分析
1.1電廠試樣檢測
    對其中一根電廠提供的管子試樣進(jìn)行常規(guī)理化檢驗(yàn)，化學(xué)成分、力學(xué)性能都符合標(biāo)準(zhǔn)要求；微觀金相檢驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)，組織雖無異常，但內(nèi)壁存在縱向細(xì)小直線狀缺陷。
    為了確定該細(xì)小缺陷是否僅存在于這支鋼管內(nèi)，故擴(kuò)大了檢查力度。對取自于電廠不同批次的同材質(zhì)同規(guī)格樣管各一段管環(huán)進(jìn)行微觀檢測。
    觀察結(jié)果表明，每根樣管內(nèi)壁都有細(xì)小的直線狀缺陷，深度多在0.2 mm以下，最深的一條為0. 22m，典型圖例示于圖l。
1.2原材料管子檢測
    為了考察小口徑厚壁管內(nèi)壁縱向直線狀缺陷是普遍存在還是個(gè)例，以及缺陷尺寸，對不同廠家不同批次供貨的相似規(guī)格小口徑厚壁管進(jìn)行了隨機(jī)檢查、微觀檢測及分析。主要涉及三家鋼管廠，分別簡稱為廠家A、B和C；廠家A和B采用軋坯，廠家C則采用水平連鑄管坯。
    檢查方法：從鋼管端部橫向截取環(huán)狀試樣，在光學(xué)顯微鏡下觀察內(nèi)壁是否存在缺陷、并測量缺陷深度。結(jié)果表明檢查的三家廠家生產(chǎn)的小口徑厚壁管內(nèi)壁普遍存在多條、深淺不一且呈不規(guī)則分布的缺陷，缺陷形貌也有所不同，具體形貌如圖2—4所示。就一根鋼管而言，橫截面上都存在不同深度缺陷，絕大部分深度都在0.2mm以下，試樣橫截面微觀形貌，有的缺陪較粗，有的較細(xì)，如圖3。
    對缺陷深度的檢查統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表1，三家的鋼管最大內(nèi)壁線性缺陷深度基本相當(dāng)，廠家B的鋼管缺陷最深達(dá)到0.31 mm，但其內(nèi)壁存在最深缺陷≥0.2 mm鋼管所占比例最小，而廠家C的鋼管比較嚴(yán)重，深度超過0.2 mm鋼管的數(shù)量較多。這可能與制管用坯料類型不同有關(guān)，因水平連鑄坯的致密性不及熱軋管坯、中心疏松及縮孔的比例要比軋坯嚴(yán)重，中心疏松和縮孔有可能促進(jìn)內(nèi)壁形成細(xì)小直線狀缺陷。
2、缺陷形成原因及性質(zhì)分析
2.1缺陷成因分析
    通過對電廠樣管及原材料管的檢測分析，可知不同坯料的鋼管內(nèi)壁都存在縱向直線狀缺陷，由此可以推斷坯料雖對缺陷產(chǎn)生有影響，但主要應(yīng)歸因于制管工藝所致。
    結(jié)合鋼管的生產(chǎn)工藝，由于該類規(guī)格的小口徑厚壁管均采用多道冷拔成型（因?yàn)闊彳埑尚偷男】趶胶癖阡摴軆?nèi)孔必然存在內(nèi)六方或三角形現(xiàn)象），在拔制過程中，先采用帶內(nèi)模拔制、再采用無內(nèi)模空拔，只是不同的廠家在冷拔（及空拔）道次上有所不同。結(jié)合制管廠通過模擬生產(chǎn)過程進(jìn)行的試驗(yàn)研究，認(rèn)為缺陷形成原因可能是在制管過程中多種因素的綜合作用，而不是單一因素引起的。
    如鋼管在穿管的過程中熱軋頂頭疲勞起皺引起的管坯內(nèi)表面存在短而淺的劃痕或?qū)е鹿芘鲀?nèi)表面粗糙，在后續(xù)拔制的過程中，原管坯內(nèi)壁存在的小凹坑不斷地進(jìn)行收縮、延長，使其演變成了溝槽，且溝槽的寬度越來越小，特別是經(jīng)過多道空拔工序，鋼管只受拔致力的拉伸和外膜的向內(nèi)擠壓作用，而鋼管內(nèi)壁沒有受到向外的擠壓作用，隨著金屬的流動(dòng)，這些溝槽也迸一步向鋼管內(nèi)部延伸變細(xì)，最后就形成了不可避免的縱向直線狀缺陷，見圖5a；而坯料內(nèi)表面較光滑的，其成品管的內(nèi)表面要好，見圖5b。另外，也可能是鋼管在有內(nèi)模拔制的過程中，內(nèi)模對鋼管內(nèi)壁有損傷，在后續(xù)的空拔過程中，這些損傷不能得到有效的壓合和及控制，繼而形成了內(nèi)壁縱向直線狀缺陷。
    更須值得注意的是，在冷拔工藝中所存在的這種缺陷，在熱軋管中也有出現(xiàn)，原因尚待進(jìn)一步研究。
    因而，小口徑厚壁管內(nèi)壁線性缺陷形成原因比較復(fù)雜，需要加以深入研究，同時(shí)應(yīng)加強(qiáng)管坯質(zhì)量控制，改進(jìn)和完善制管工藝，從而使各生產(chǎn)廠家盡可能減輕小口徑厚壁鋼管內(nèi)壁線性缺陷問題、排除鍋爐產(chǎn)品質(zhì)量存在的安全隱患，促進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量的提高。
2.2缺陷性質(zhì)分析
    由于缺陷的性質(zhì)關(guān)系到缺陷的危害程度以及如何控制。因而需要對這種缺陷的性質(zhì)加以考慮。
    從上面缺陷形成過程的分析可以看出，首先可以排除該缺陷為裂紋的可能；第二，由于該類缺陷在現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)中沒有合適的類別，既不屬裂紋類，也不是溝槽或直道。
    若將其考慮為類裂紋，實(shí)際上不允許存在，由于其普遍存在于冷拔管甚至于熱軋管，則現(xiàn)行制管工藝本身的存在價(jià)值將受到嚴(yán)重置疑，同時(shí)目前運(yùn)行的所有鍋爐機(jī)組都采用了冷拔工藝鋼管（包括相當(dāng)數(shù)量的小口徑厚壁管），絕大多數(shù)機(jī)組是處于安全運(yùn)行狀況說明了將其定為“類裂紋”而不允許并不是十分恰當(dāng)。
    因而，本文認(rèn)同資料的建議，由于其形成機(jī)理與溝槽或直道相類似，直線狀缺陷稱為“線性缺陷”是合適的。
3、缺陷危害性初步評估
    作為一種缺陷，對安全的危害性需要加以考慮。
    為了評估小口徑厚壁管管材內(nèi)壁縱向細(xì)小線性缺陷的危害性，確定該類缺陷是否對鍋爐運(yùn)行及壽命造成嚴(yán)重影響，通過對其進(jìn)行彎管、水壓爆破試驗(yàn)，考察細(xì)小線性缺陷的擴(kuò)展情況，了解含缺陷管子的危害程度。
3.1彎管試驗(yàn)
    選取15CrMoG鋼管，規(guī)格∮l.8mm×8.5 mm和∮I.8 mm x9 mm，且存在線性缺陷的鋼管進(jìn)行彎管試驗(yàn)，∮彎曲半徑為45 mm，彎曲角度為90°，之后進(jìn)行解剖分析。
    對彎管直管段及最大彎曲處進(jìn)行微觀分析，其直管段為管環(huán)橫截面，彎曲處位置為外弧面12點(diǎn)、中性面3點(diǎn)、9點(diǎn)、內(nèi)弧面6點(diǎn)4處部位檢查。檢查結(jié)果：直管段缺陷最深處為0. 12 mm，見圖6；彎管處試樣內(nèi)壁缺陷最深0. 11 mm，見圖7，跟直管段相比，彎管處缺陷在深度方向沒有擴(kuò)展跡象，缺陷底部仍然圓鈍，說明這些管子內(nèi)壁缺陷在彎管時(shí)不會(huì)向深度方向擴(kuò)展。
3.2水壓爆破試驗(yàn)
    為了評估內(nèi)壁存在缺陷的鋼管是否具有足夠的強(qiáng)度以及承受內(nèi)壓時(shí)缺陷是否會(huì)擴(kuò)展，對電廠的試樣做更進(jìn)一步試驗(yàn)研究，采取水壓爆破試驗(yàn)。為了使試驗(yàn)更具有說服力，將其中兩段管子機(jī)加工成d25.2 mm×5.2mm，即加工后管子壁厚為設(shè)計(jì)允許的最小壁厚5.2 mm，另兩根試樣仍然為原始壁厚8.5mm。
    按照試驗(yàn)要求，對試件進(jìn)行了爆破試驗(yàn)，由于設(shè)備能力的原因，4根試樣均沒有被打爆。4根樣管試驗(yàn)最高壓力分別為：211 MPa、184 MPa、181MPa、170 MPa．保壓時(shí)間約3min。表2為4根試樣試驗(yàn)前后管子的實(shí)際外徑和實(shí)際壁厚及試驗(yàn)壓力表（檢測位置：壁厚在試樣中心部位沿圓周方向每相隔120。測量，共3點(diǎn)；外徑在管子兩端30 mm處及中心部位相互垂直的方向測量）。爆破試驗(yàn)前后試樣的宏觀形貌見下圖8、圖9。
    由水壓爆破試驗(yàn)后樣管的宏觀形貌和實(shí)測尺寸結(jié)果，顯示試件在爆破前和爆破后的外徑和壁厚變化很小，可知試件經(jīng)爆破后基本上沒有發(fā)生塑性變形。
    對4根試樣在其中心部位分別取環(huán)狀樣，在金相顯微鏡下進(jìn)行內(nèi)壁線性缺陷觀察，管子在爆破試驗(yàn)后內(nèi)壁線性缺陷底部仍然圓鈍，所截取的試樣巾線性缺陷最深的為0. 20 mm．見圖Il，跟爆破試驗(yàn)之前（見圖10）相比，缺陷沿徑向方向沒有擴(kuò)展跡象，用向方向有明顯變寬現(xiàn)象
4、結(jié)語
    (1)小口徑厚壁管內(nèi)壁縱向線性缺陷普遍存在，系制管過程中形成；而采用水平連鑄坯制出的鋼管，比用軋坯制鋼管的內(nèi)壁線性缺陷更嚴(yán)重。
    (2)采用彎曲、水壓爆破試驗(yàn)對小口徑厚壁管內(nèi)壁線性缺陷危害性進(jìn)行了初步評估，試驗(yàn)表明這些線性缺陷對鋼管危害性較小。


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