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无缝钢管冷拔过程中产生表面裂纹的影响因素有哪些?

2019-10-29220
       冷拔工序中无缝钢管产生表面裂纹的影响因素主要包括如下方面。

1、拔模锥角的大小。拔模锥角对金属不均匀变形程度的影响表现为:在变形量相同的条件下,当拔模的锥角较小时,变形区的面积较大,使拔制力相应增大。随着拔模锥角的增大,变形区的面积随之减小,拔制力和金属不均匀变形会减小,钢管产生裂纹的倾向性会降低。但当锥形拔模的锥角增大到一定程度时,随着锥角的进一步增大,尽管变形区的面积会继续减小,但使钢管发生轴向延伸变形所需的水平分力增大,并且进人拔模之前和离开拔模之后的金属弯曲程度也会增大,造成拔制力和金属不均匀变形增大,钢管容易产生裂纹。因此,拔模锥角一般设计为12°~14°。

2、拔模定径带的宽度。其宽度小一些,有利于减少冷拔钢管的表面裂纹,但过小的定径带宽度会加速拔模的磨损而影响钢管的外径精度。根据经验,定径带宽度一般取4~6mm。

3、芯棒位置过后。固定芯棒拔管时,芯棒太靠近拔模出口,会增加钢管产生裂纹的机会,严重时甚至会拔断钢管。


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4、变形量和退火质量。变形量和钢管退火质量对拔后钢管表面裂纹的影响主要在于金属的塑性大小。当变形量越大或拔前钢管退火不充分或不均匀时,金属的变形抗力会增大,而塑性会降低,钢管则容易产生表面裂纹。

5、酸洗和润滑。钢管的酸洗和润滑对无缝钢管表面质量的影响也不可忽视。酸洗质量和润滑质量越好,钢管表面与工具表面之间的摩擦力就越小,拔制力也就越小,金属变形将更加均匀。并且,在拔管过程中,可以减小因钢管表面局部摩擦力的大小差异而造成的钢管延伸不一致和由此带来的附加残余应力,有利于抑制钢管裂纹的产生。

管坯过酸洗的预防措施在前面已作过介绍。而管坯欠酸洗主要是酸洗液的浓度太低,酸洗的时间不足造成的。若采用硫酸酸洗,则有可能因为酸洗液的温度太低或含硫酸亚铁过高而造成欠酸洗。管坯局部欠酸洗可能是因管坯在酸洗梢中堆放过挤,或者局部存在厚度不均匀的氧化铁皮,或有油污等带来的。因此,应针对管坯欠酸洗的原因,采取相应的措施避免欠酸洗的发生。采用硫酸溶液酸洗时,硫酸溶液的浓度通常为8%~20%,温度为65~75℃。采用盐酸溶液酸洗时,盐酸溶液的浓度为9%~12%,温度为室温。对于高合金钢、不锈钢和耐热钢管坯,由于其表面的氧化铁皮较致密,一般采用混合酸(几种酸混合在一起)进行酸洗。


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6、芯棒镀铬。芯棒镀铬可以有效减小钢管内表面和芯棒表面之间的摩擦力。有资料介绍,采用短芯棒拔管时,使用镀铬的芯棒比使用不镀铬的芯棒,拔制力可降低30%~40%。这样一来,会使得金属的变形更加均匀,钢管产生裂纹的几率大大减小。

7、轧制中心线偏移。会使拔后钢管发生弯曲,它是拔后钢管存在不均匀变形和残余应力的宏观表现,当残余应力超过金属的强度极限应力时,钢管表面就会出现裂纹,而此裂纹一般发生在钢管弯曲外侧的外表面。

从上述分析可知,为了减少拔后无缝钢管表面产生裂纹,应选用合格的管坯,对管坯表面缺陷应予以修磨。管坯在酸洗时既要防止过酸洗,避免产生麻坑或氢脆,又要防止欠酸洗,避免表面氧化铁皮清洗不干净。与此同时,要保证管坯的退火质量,采用合理的拔管方式、选择合适的变形工艺参数和工具形状,还要加强拔制中心线的检查和调整。

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