不銹鋼無縫管在核電站各零部件中應用廣泛，如在堆內構件及控制棒驅動機構用管、主蒸汽管道、一回路輔助系統管道、反應堆冷卻劑管道、余熱排出系統傳熱管、燃料組件用管等結構中都有應用。這些管道大多工作在高溫、高壓、強輻射、腐蝕、潮濕的環境下，且工作壽命要求長達30年，甚至60年。因此核電站用不(bu)銹鋼無縫管的質量要求極高，其最終成品的表面不允許有任何毛刺、凹坑、劃傷、折疊等缺陷。
核電站用不銹鋼管是由鋼棒通過擠壓或穿孔等熱加工方式加工成荒管，荒管再經過潤滑、冷軋、冷拔、去油、熱處理、壓直、矯直、切管、酸洗、檢驗等工序處理成為另一種規格的中間品，然后在變形量允許范圍內多次重復以上工序，鋼管中間品經過多道加工變形工藝，最終變為成品管，成品管還需通過各種檢驗和試驗，合格后方可供貨給客戶。
核電站用(yong)不(bu)銹鋼管制(zhi)(zhi)(zhi)造工藝流程(cheng)復雜(za)，容易產生各種缺陷，因此下(xia)面(mian)我們對(dui)鋼管制(zhi)(zhi)(zhi)造過程(cheng)中出現的典型缺陷的特征進行歸納總結，并分析其產生的原因，制(zhi)(zhi)(zhi)定相應的目視檢(jian)測(ce)質量控制(zhi)(zhi)(zhi)方法。
一、目視(shi)檢測方(fang)法
不銹鋼無縫管目(mu)視(shi)檢(jian)測(ce)常(chang)用的(de)方(fang)法(fa)有直(zhi)接目(mu)視(shi)檢(jian)測(ce)法(fa)和間接目(mu)視(shi)檢(jian)測(ce)法(fa)。
直接目視檢(jian)測法(fa)是直接使用人眼或者使用6倍(bei)以(yi)下的(de)放大鏡進行檢(jian)測，其(qi)主要檢(jian)測不銹鋼(gang)無縫管(guan)的(de)外表面、管(guan)端(duan)和內表可見(jian)部(bu)位(wei)的(de)表面缺陷，如(ru)裂紋、折疊、凹陷、管(guan)端(duan)分(fen)層等。
間接(jie)目視檢(jian)(jian)(jian)測(ce)是輔(fu)以光學(xue)儀(yi)器或設(she)備對工件(jian)進行間接(jie)觀(guan)察，如(ru)反光鏡、望遠鏡、內(nei)窺鏡等，間接(jie)目視檢(jian)(jian)(jian)測(ce)應具備與(yu)直接(jie)目視檢(jian)(jian)(jian)測(ce)相(xiang)當的(de)(de)分辨力，其(qi)主(zhu)要(yao)檢(jian)(jian)(jian)測(ce)不銹鋼無縫管的(de)(de)內(nei)表面缺陷，如(ru)裂紋(wen)、擦傷、腐蝕、銹斑等。
二、目視檢測的(de)常見缺陷
根(gen)據不銹鋼管的制造工藝流程，通(tong)常(chang)將目視(shi)檢測大致分為以下3個階(jie)段(duan)：
第(di)一階(jie)段為荒管(guan)的目(mu)視檢測(ce)(ce)，即在(zai)鋼(gang)棒(bang)剛穿孔或擠壓為鋼(gang)管(guan)的時候(hou)進(jin)行目(mu)視檢測(ce)(ce)；
第二階段(duan)為(wei)中間(jian)品的目(mu)視(shi)檢測，每道次冷軋或冷拔工序都需(xu)進(jin)行目(mu)視(shi)檢測；
第三階段為(wei)成(cheng)品(pin)管的(de)目(mu)視(shi)檢(jian)(jian)測(ce)，這個時候(hou)所有制造工(gong)(gong)序都已完成(cheng)，目(mu)視(shi)檢(jian)(jian)測(ce)作為(wei)出廠前的(de)最(zui)后一道(dao)檢(jian)(jian)驗(yan)工(gong)(gong)序，通常(chang)也(ye)是要(yao)求最(zui)嚴(yan)格的(de)工(gong)(gong)序。
1. 荒(huang)管的(de)常見(jian)缺陷
荒(huang)管階段鋼材的變形量較(jiao)大，因(yin)此產生的各(ge)類缺(que)陷也較(jiao)多，常見的缺(que)陷可以(yi)歸(gui)納為以(yi)下12類：
a. 裂紋
鋼棒在加熱(re)過程中(zhong)溫度控制不當，在一次(ci)、二次(ci)感應(ying)加熱(re)溫度過高、過燒時容易產生裂紋(wen)；鋼棒中(zhong)析出夾雜物、潤(run)滑(hua)劑粘度不合適(shi)、擠壓速度過快等原因都容易使鋼棒產生裂紋(wen)。裂紋(wen)一般呈直(zhi)線(xian)狀，兩頭有尖角。
b. 黑條紋(wen)
鋼(gang)棒表面剝皮不(bu)干(gan)凈，遺留(liu)的表層(ceng)氧化(hua)皮在(zai)穿孔或擠壓的過程中容易形成黑條紋。黑條紋一般呈現螺旋狀(zhuang)。
c. 鱗(lin)皮(pi)
過厚的(de)氧化皮嵌(qian)入表面形成(cheng)魚鱗(lin)狀缺陷，一般呈現為密集、短小(xiao)的(de)魚鱗(lin)狀。
d. 凹陷
穿孔或擠壓過程中(zhong)多余異(yi)物(wu)被壓入鋼(gang)棒后(hou)表(biao)面(mian)形成(cheng)凹陷。凹陷一般面(mian)積(ji)較大(da)，或成(cheng)片(pian)出現，表(biao)面(mian)低于金屬本體，在使用內窺(kui)鏡進行(xing)間接目視檢測時(shi)，其呈現為黑色(se)陰影。
e. 翹皮
在穿孔(kong)或擠壓過程中(zhong)局(ju)部溫度過高時，表層金屬產(chan)生(sheng)撕裂而形成翹皮。
f. 折疊
在(zai)穿孔或擠壓(ya)過程中，金屬(shu)被(bei)疊(die)(die)壓(ya)在(zai)金屬(shu)表面(mian)(mian)上(shang)又未熔合成牢固(gu)的(de)金屬(shu)，從而形成折疊(die)(die)。折疊(die)(die)通常出現(xian)在(zai)荒管內表面(mian)(mian)，其形貌為一(yi)側(ce)被(bei)壓(ya)平緊貼在(zai)金屬(shu)表面(mian)(mian)、一(yi)側(ce)相互連(lian)接(jie)。
g. 氧化皮
穿孔或擠壓時溫度過高形成氧化(hua)皮，酸洗時其未被清洗干凈而呈現為不(bu)規則的灰黑色塊狀，表面(mian)較粗糙。
h. 結疤
粘附在管坯上的(de)金屬(shu)在拉拔(ba)時(shi)被壓入(ru)管表面形成的(de)鑲面形缺陷。
i. 螺紋印
導板的使(shi)用時(shi)間過長(chang)，磨損嚴重，或者壓力(li)過大時(shi)會產生螺(luo)紋印。其(qi)為呈螺(luo)旋狀，頭尾連接的印記，嚴重的會有一定深(shen)度。
j. 單邊
穿(chuan)孔或擠壓(ya)時芯(xin)棒定心不準，導致(zhi)擴孔壁厚(hou)不均(jun)勻，形(xing)成(cheng)單邊缺陷(xian)，可以用超聲測厚(hou)儀進行輔助檢測。
k. 起皮(也稱氣泡)
不銹(xiu)鋼管內壁(bi)氣體膨脹在表面形成的(de)凸起(qi)。起(qi)皮通常出現(xian)在鋼管內壁(bi)，用內窺鏡(jing)進行檢測(ce)時(shi)，其呈現(xian)白色痕跡，未破裂時(shi)呈凸起(qi)狀，中(zhong)間是(shi)空心的(de)，破裂時(shi)周圍有清晰的(de)破碎痕跡。
l. 斜(xie)口
在穿孔或擠壓過程(cheng)中，端口處形成(cheng)的斜面。在軋制(zhi)之前應將其切除。
2. 中間品常(chang)見缺陷
中間品階段由于工序較(jiao)多(反復冷軋(ya)、冷拔、熱(re)處理(li)、矯直(zhi)、酸洗)，因此產生的(de)各類缺陷(xian)也最多，常見(jian)的(de)缺陷(xian)可以歸納為以下15類：
a. 修(xiu)磨印(yin)
其特點為(wei)管面修磨(mo)(mo)不(bu)均勻，無平滑過渡，有色差(cha)且凹(ao)凸不(bu)平，粗糙度(du)大。在軋制之前(qian)應對修磨(mo)(mo)印進行拋光，防止(zhi)軋制過程(cheng)中產生細微裂(lie)紋。
b. 拋(pao)光印(yin)
磨輪抖(dou)動造成拋(pao)光(guang)(guang)不均勻，拋(pao)光(guang)(guang)較(jiao)(jiao)深的(de)部位在軋制時不能去除而形成拋(pao)光(guang)(guang)印。內壁通常因難以拋(pao)光(guang)(guang)而產生(sheng)的(de)拋(pao)光(guang)(guang)印較(jiao)(jiao)多，其形狀(zhuang)為一(yi)圈一(yi)圈的(de)圓形痕跡。
c. 彎曲(qu)
調運過程(cheng)中鋼(gang)(gang)管受力不均(jun)勻，導致鋼(gang)(gang)管彎(wan)曲。鋼(gang)(gang)管越細越長越容易(yi)(yi)產生彎(wan)曲，從(cong)端部沿(yan)軸向觀察，或者使(shi)用拉直線(xian)的簡易(yi)(yi)方法(fa)可以(yi)檢測(ce)鋼(gang)(gang)管的彎(wan)曲程(cheng)度(du)。
d. 未平頭
軋(ya)制過程中(zhong)受力的影(ying)響，鋼管端部截面方向會(hui)產生傾斜，略微(wei)彎曲，在下道軋(ya)制之前應將(jiang)彎曲截面切除。
e. 壓(ya)扁
鋼(gang)管在吊運或(huo)堆放時，受到重(zhong)物壓(ya)力而產生(sheng)壓(ya)扁現象。壓(ya)扁會造成鋼(gang)管表面凹陷(xian)變形，通常壁厚越薄越易產生(sheng)該類缺陷(xian)。
f. 氧化皮
氧化皮(pi)在(zai)(zai)中間品(pin)熱處理階段產(chan)生(sheng)，在(zai)(zai)下道軋制(zhi)前(qian)應清洗干凈。由于酸(suan)(suan)洗時，內(nei)壁酸(suan)(suan)洗液不流(liu)動，所以氧化皮(pi)難以被(bei)清洗干凈，且內(nei)壁清洗情況不易(yi)觀察到，只(zhi)能在(zai)(zai)酸(suan)(suan)洗結(jie)束后再用內(nei)窺鏡進行目(mu)視檢測。氧化皮(pi)通常大面積出現(xian)，呈(cheng)灰黑色的不規則形狀。
g. 裂紋(wen)
中間品軋制時(shi)的(de)變形量過大，受到的(de)軋制力超過了極限(xian)強(qiang)度，或者受材(cai)料特性的(de)影響(xiang)，在(zai)軋制過程(cheng)中極易產生(sheng)裂紋。裂紋為直線(xian)狀，在(zai)酸(suan)洗鈍化后，其邊緣有黃色銹(xiu)斑。
h. 矯直印(yin)
中間品在(zai)矯(jiao)(jiao)直(zhi)時由于(yu)間距沒有調整好(hao)，或者壓力(li)過大會產生矯(jiao)(jiao)直(zhi)印(yin)。矯(jiao)(jiao)直(zhi)印(yin)一般呈現斜螺紋狀(zhuang)，可能有一定的(de)深度，在(zai)矯(jiao)(jiao)直(zhi)工序后進(jin)行目視檢(jian)測時易于(yu)被發(fa)現。
i. 酸漬
第一(yi)道(dao)酸(suan)(suan)洗時殘余酸(suan)(suan)液沒有(you)洗干(gan)凈(jing)，干(gan)燥(zao)后(hou)進行(xing)第二道(dao)清洗后(hou)殘留(liu)的痕跡。酸(suan)(suan)漬呈現為水(shui)污痕跡，但是無法用水(shui)或干(gan)布擦除。
j. 過酸
酸液溫(wen)度過高，濃(nong)度太大(da)，或者酸洗時間過長(chang)都會造成過酸。過酸會造成金屬表(biao)面(mian)失去金屬光澤，過酸部位表(biao)面(mian)呈雪花狀(zhuang)。
k. 劃痕(hen)
因制造(zao)模具(ju)或芯棒粘(zhan)有硬(ying)質(zhi)金(jin)屬塊而使(shi)管表面產生細而貫通全長的(de)直道劃痕(hen)，有翹起(qi)現象。通常(chang)中間(jian)品外表面劃痕(hen)較多(duo)。
l. 釘眼
在線熱處(chu)理(li)時，鋼(gang)管(guan)通過(guo)滾輪運輸，邊熱處(chu)理(li)邊前進，而高溫下鋼(gang)管(guan)較(jiao)軟，爐子的管(guan)輪如有棱角與鋼(gang)管(guan)接觸，會在鋼(gang)管(guan)上(shang)產生等(deng)間隔的成直線排列的有一定深(shen)度的小凹坑，這些凹坑稱為釘眼。
m. 竹節(jie)印
矯直(zhi)過程中壓輪損(sun)傷產(chan)(chan)生(sheng)的尖銳(rui)部位(wei)與鋼管表面摩擦產(chan)(chan)生(sheng)的擦傷。竹節(jie)印(yin)一般呈(cheng)等間距分布，整只鋼管都有擦傷痕(hen)跡，深度較淺，在燈(deng)光下呈(cheng)發(fa)亮白(bai)色竹節(jie)狀(zhuang)。
n. 管(guan)端分層
位于管坯端(duan)口的缺(que)陷(xian)在制(zhi)造過(guo)程中被壓扁延伸(shen)至端(duan)面(mian)，形成管端(duan)分(fen)層缺(que)陷(xian)。管端(duan)分(fen)層方(fang)向與鋼(gang)管表面(mian)平行(xing)，軋(ya)制(zhi)時容易翹起，演變為翹皮。
o. 夾灰
鋼(gang)管表面(mian)的(de)氧化皮在(zai)矯直及運(yun)送過程中(zhong)因(yin)受到(dao)外力作用而(er)(er)被(bei)擠壓開裂或(huo)撞擊剝落，外表面(mian)氧化皮會在(zai)該過程中(zhong)逐(zhu)漸脫落，但內表面(mian)大部分氧化皮會始終(zhong)以(yi)塊狀或(huo)粉末(mo)狀存在(zai)。氧化皮脫落后(hou)通常(chang)形成一個小而(er)(er)淺的(de)凹(ao)坑，凹(ao)坑內的(de)顏色與金屬表面(mian)顏色不一致，呈深灰(hui)色。
3. 成品管常見缺陷
成品管階段(duan)的(de)目視檢測是(shi)最(zui)后一道工(gong)序，質量控制較嚴格，應(ying)(ying)按照標準或客戶的(de)要求(qiu)執行(xing)，某些細微(wei)的(de)缺(que)陷應(ying)(ying)標識并評定，該(gai)階段(duan)常見(jian)的(de)缺(que)陷可以歸納為以下10類：
a. 擦(ca)傷
成品鋼(gang)管運輸(shu)時易產(chan)生(sheng)擦傷缺陷(xian)。擦傷通(tong)常沿(yan)軸向，呈(cheng)細長(chang)的槽(cao)狀或坑狀。
b. 毛(mao)刺(ci)
毛刺是成品(pin)管鋸切(qie)定尺時(shi)殘留的金屬(shu)皮。通常呈條狀，尾(wei)部與(yu)鋼管端部連接在(zai)一(yi)起。
c. 坡口不良
倒坡口使用(yong)的車(che)刀較鈍(dun)，其產生振動或跳刀時，會導致坡口成型不良(liang)，通常表現為坡口表面不光滑，粗糙度較大。
d. 凹坑
在生產(chan)過程中因除去了軋入表面的(de)(de)外來物質而留下的(de)(de)凹痕。一(yi)(yi)(yi)般凹坑形狀不規(gui)則，輪廓(kuo)清晰，且有一(yi)(yi)(yi)定的(de)(de)深度。使用內窺鏡進行目(mu)視檢測時，凹坑一(yi)(yi)(yi)側反(fan)光呈亮白色，一(yi)(yi)(yi)側無反(fan)光呈暗黑色輪廓(kuo)狀。
e. 劃痕
通常(chang)(chang)成品管內表(biao)面劃(hua)痕較常(chang)(chang)見(jian)。
f. 裂紋
通常，檢測成品時(shi)發現(xian)的大(da)多是微裂(lie)紋，使用內窺鏡(jing)檢測時(shi)，在周圍強白光的背景下，其呈(cheng)現(xian)為黑色的絲狀影像(xiang)。
g. 腐(fu)蝕
其產生(sheng)原因與過酸相似(si)，但是比過酸更嚴重，使用內(nei)窺鏡(jing)進行檢測時，可以觀察(cha)到面積狀酸蝕。
h. 碰(peng)傷
鋼管吊運過程中(zhong)與其他物(wu)體碰撞產生。一般整(zheng)捆鋼管都是在同一位置產生微小的點坑，其在強光下發出閃亮的金屬(shu)光澤。
i. 折(zhe)疊
拉制時產生的(de)裂紋、軋(ya)傷或擦傷，在后(hou)續的(de)冷軋(ya)工序中被(bei)疊壓在管表面上卻未熔合(he)成(cheng)牢固的(de)金屬而形成(cheng)折(zhe)疊。成(cheng)品管上折(zhe)疊的(de)金屬量較少，一(yi)般(ban)沿著(zhu)軸向(xiang)呈(cheng)現一(yi)條較長的(de)直線(xian)。
j. 銹斑
成(cheng)品(pin)管進行水壓試驗(yan)后，沒有及時清除的殘留(liu)水在被鐵離子污(wu)染后形成(cheng)鐵銹。其形狀不規(gui)則，成(cheng)塊出現，表面(mian)粗糙(cao)且發黃(huang)。
三、目視檢(jian)測的應用
通過以上對各(ge)(ge)制造階段常(chang)見缺陷的(de)介(jie)紹(shao)，可以發現在(zai)不銹鋼管(guan)的(de)制造過程(cheng)中由于(yu)操作或工藝不當會(hui)產生各(ge)(ge)種各(ge)(ge)樣的(de)表面缺陷，而(er)核電站用不銹鋼管(guan)由于(yu)其(qi)使用環境(jing)特殊，對表面質量要(yao)求極高，因此在(zai)制造過程(cheng)中，應通過目視(shi)檢測控制其(qi)質量。
目(mu)視(shi)檢(jian)測(ce)應貫(guan)穿鋼管的(de)(de)(de)整個制造過(guo)程，而(er)不(bu)是僅(jin)僅(jin)依靠(kao)成品的(de)(de)(de)目(mu)視(shi)檢(jian)測(ce)來進(jin)行質量(liang)控制。比如制造過(guo)程中冷(leng)軋、冷(leng)拔、熱處理、矯(jiao)直、酸洗等工序都極易產生表面缺陷(xian)，因此在每次(ci)完成對表面質量(liang)有(you)影(ying)響的(de)(de)(de)工序之后，都應設置目(mu)視(shi)檢(jian)測(ce)環節，以(yi)及(ji)時發(fa)現缺陷(xian)，并(bing)及(ji)時處理，避免后續加工產生更(geng)嚴重的(de)(de)(de)缺陷(xian)。
對于某些細(xi)微(wei)的疑似缺(que)(que)陷(xian)(xian)或(huo)無法(fa)分(fen)辨和確認的顯示，可以(yi)采取輕微(wei)打(da)磨的方式(shi)輔助(zhu)判斷。若是(shi)虛假缺(que)(que)陷(xian)(xian)，則打(da)磨后可以(yi)輕易去(qu)除；若是(shi)真實(shi)缺(que)(que)陷(xian)(xian)，則打(da)磨后其(qi)表面可形(xing)成(cheng)金屬光澤，與缺(que)(que)陷(xian)(xian)背(bei)景形(xing)成(cheng)對比，更易于識別(bie)缺(que)(que)陷(xian)(xian)的類(lei)型、大小和方向(xiang)(見下圖)。
由于在制(zhi)造過程中，通過目視(shi)檢測發現的(de)各(ge)類缺陷在標準或規范中并(bing)無(wu)驗(yan)收判定(ding)準則，所以各(ge)公司(si)只能(neng)根據自己的(de)制(zhi)造工(gong)藝(yi)和(he)經(jing)驗(yan)，擬(ni)訂制(zhi)造過程中的(de)判定(ding)準則。檢測時(shi)應保留相應的(de)圖(tu)譜，以便作為參考(kao)依據。以起(qi)皮缺陷為例，參考(kao)圖(tu)譜如下圖(tu)所示。
在目視檢(jian)測過程中(zhong)，利(li)用(yong)直接目視和間接目視相結合的方式(shi)，更有利(li)于識別缺(que)陷(xian)的嚴(yan)(yan)重(zhong)程度。如下圖所示，目視檢(jian)測發現鋼(gang)管外表面有矯(jiao)(jiao)直印，但(dan)無(wu)法判定其嚴(yan)(yan)重(zhong)程度，此時輔以內(nei)(nei)窺鏡間接觀察內(nei)(nei)壁時，可(ke)以發現矯(jiao)(jiao)直印導致內(nei)(nei)壁明顯凸起(qi)，且較為嚴(yan)(yan)重(zhong)，由此可(ke)以判斷(duan)后(hou)續工序已無(wu)法矯(jiao)(jiao)正。
在(zai)(zai)(zai)目視(shi)檢(jian)測發現表(biao)面質量問題(ti)后(hou)，可(ke)以(yi)利(li)用其他檢(jian)測方法(fa)進一(yi)步判定缺(que)(que)(que)陷。比(bi)如在(zai)(zai)(zai)鋼管端部通過(guo)(guo)目視(shi)檢(jian)測發現的單邊缺(que)(que)(que)陷，可(ke)以(yi)通過(guo)(guo)補充超聲測厚法(fa)進一(yi)步分析缺(que)(que)(que)陷，如在(zai)(zai)(zai)公(gong)差范圍內，可(ke)以(yi)通過(guo)(guo)后(hou)續軋制工序均(jun)勻(yun)壁厚；如目視(shi)檢(jian)測發現壓(ya)扁、彎曲、偏心等(deng)缺(que)(que)(que)陷，可(ke)以(yi)用通球試驗進行測試；如發現微裂紋缺(que)(que)(que)陷，可(ke)以(yi)通過(guo)(guo)補充滲(shen)透檢(jian)測來(lai)進一(yi)步分析缺(que)(que)(que)陷。
通常(chang)在(zai)采購(gou)規范中對核電用(yong)不(bu)銹鋼無(wu)(wu)縫管(guan)的(de)最(zui)終熱處(chu)理氧化色(se)和(he)(he)表(biao)面(mian)清潔度(du)有一定的(de)要求。這些要求一般無(wu)(wu)法量化，因此通常(chang)在(zai)熱處(chu)理階段(duan)和(he)(he)最(zui)終成品階段(duan)各(ge)截取一段(duan)鋼管(guan)作為標(biao)樣，通過目(mu)視檢測標(biao)樣的(de)結(jie)果來確定驗收依據。
四、結語
核電站(zhan)用(yong)不(bu)銹鋼無縫管制造要求高，工序復(fu)雜，產生的(de)缺(que)陷(xian)種類繁多，各(ge)種缺(que)陷(xian)特征各(ge)不(bu)相(xiang)同。目視檢(jian)測(ce)(ce)應(ying)貫穿整個制造過程(cheng)，檢(jian)測(ce)(ce)人(ren)員應(ying)掌握各(ge)種缺(que)陷(xian)的(de)特征，嚴格控(kong)制表面質量。
另外，應注(zhu)意目視檢測的局限性，這種方法(fa)適合于(yu)檢測表(biao)面的宏觀缺(que)(que)陷，對(dui)于(yu)部分(fen)表(biao)面細微的缺(que)(que)陷以及內部的缺(que)(que)陷，還應補充滲透檢測、渦(wo)流檢測以及超聲檢測等(deng)方法(fa)進一步分(fen)析缺(que)(que)陷。
作者：朱鎮，江華
工作單位：浙江久立(li)特材科技股(gu)份有限公司
第一作者(zhe)：朱鎮，工(gong)程師，主要從事金屬材料和(he)結構(gou)件的無(wu)損檢(jian)測工(gong)作。
來源：《無(wu)損檢測(ce)》2021年5期(qi)
