角管ビレットの層状化の理由、影響、防止

ビレットの層状化とは、ビレット内で圧延方向と平行に層状の金属剥離が起こる現象を指します（継ぎ目なし角管の場合は、円管ビレットに相当します。冷間成形および溶接された角管の場合、鋼板または帯状ビレットに相当します）-。これは隠れた内部欠陥です。原因は次の 2 つの主なカテゴリに分類できます。固有の冶金的欠陥およびその後のプロセスによって誘発される。最終的には、塑性変形プロセス中に肉眼で見える層状に拡大します。

• 非金属の集合体-包含物: 製鋼中、不完全な脱酸や精錬時の不十分なソフトブロー、さらにはスケールの形成や耐火材料の侵食により、Al₂O₃、硫化物、アルミン酸カルシウムなどの高融点-点-点の硬い介在物が溶鋼中に残ることがあります。-これらの介在物には可塑性がなく、圧延中に薄く弱い層に引き伸ばされ、層間剥離の界面の核となります。
• インテル連続鋳造ビレットの内部欠陥: 連続鋳造プロセス中に、その後の圧延中に完全に溶接されなかった場合、中心気孔、引け巣、および表面下の気泡が残る場合があります。それらは層状の隙間に押し込まれます。同時に、中央の炭素偏析と帯状構造により、断面の機械的特性が不均一になる可能性があります。-、偏析ゾーンの結合力はマトリックスの結合力よりもはるかに低いため、応力下で剥離しやすくなります。

• 一貫性のない加熱と不適切な温度:チューブビレットが十分に加熱されていない場合、または断面（一般に「陰陽表面」として知られている）全体に大きな温度差がある場合、金属の塑性が不均一になり、変形中に層間のせん断応力が結合強度を超え、弱い表面に沿って剥離が発生します。加熱温度が低すぎると、全体の塑性が不十分になり、穿孔/圧延時に内部欠陥が引き裂かれやすくなります。
• ピアシング/ローリングパラメータの不一致 (シームレスプロセス)):  斜め圧延穿孔中、ロール速度が高すぎ、送り角度が小さすぎると、管ビレットに過剰な軸方向せん断応力がかかり、内部の小さな欠陥が引き離されて軸方向に沿って広がり、管壁に平行な層が形成されます。過度のシングルパス削減や過度の工具摩耗も不均一な金属の流れを悪化させ、層状化を引き起こします。
• 冷間曲げ成形（溶接工程）における応力集中： 帯鋼内の既存の小さな内部層は、冷間曲げ成形中に繰り返される曲げ応力の下で厚さ方向に沿って膨張します。成形パスの不当な配分や単一パスの過剰な変形も、厚さ方向のせん断層形成を直接引き起こします。{0}
• 国連圧延後の冷却を制御:{0} 冷却速度が速すぎると、大きな熱応力と微細構造応力が同時に発生し、中央偏析領域に微小亀裂が形成されます。スタックの不適切な冷却と早期のスタッキング解除は応力の完全な解放を妨げ、最終的に巨視的な層状化に発展します。

層状欠陥は、その隠蔽性 (そのほとんどは肉眼では見えない) とその広がりによって特徴付けられます。これはパイプ材料の性能を根本的に弱め、品質と使用上の安全性に重大なリスクをもたらします。

• 機械的特性の大幅な劣化：積層により管材の有効耐力肉厚が減少し、積層部の引張強さが30～50％低下し、衝撃靱性が10J以下に低下する可能性があり、同時に塑性（伸び）と耐疲労性も低下します。層のエッジは自然な応力集中点であり、外力が加わると急速に膨張する傾向があります。
• プロセスパフォーマンスの障害: その後の冷間曲げ、拡張、平坦化、および曲げ加工中に、積層領域に直接亀裂が発生します。パイプ端の溝に層状の層があると、溶接中に不完全な溶融やスラグの混入が発生し、溶接継手の不適格な結果に直接つながります。
• 標準テスト要件を満たしていない: GB/T 20490 などの規格に従って超音波検査 (UT) を実施すると、層に明らかな欠陥波形が表示されます。これは、不適合を判断するための中心的な内部欠陥であり、製品のグレードダウンまたは廃棄に直接つながります。

• 構造軸受の破損リスク: グリッド構造や機械的サポートの構築などの構造シナリオで使用すると、静荷重の下で層が徐々に膨張し、断面破壊につながります。交流荷重がかかると、疲労亀裂が急速に誘発され、突然の脆性破壊が発生し、構造上の安全事故が発生します。
• 圧力-がかかるパイプラインの漏れと破裂：流体輸送や圧力配管に使用した場合、内壁への層の膨張により管壁漏れが発生します。高圧条件下では直接破裂する可能性があります。-水素や酸性媒体を含む硫黄-を輸送する場合、層状の隙間が水素誘起亀裂（HIC）や隙間腐食を引き起こし、パイプ材料の破損を促進します。-
• 耐久性や見た目の劣化: 腐食性媒体が層の隙間に侵入すると、内部の隠れた腐食が発生し、パイプの材料が内側から外側に向かって徐々に破壊され、耐用年数が大幅に短くなります。また、重層化が激しいと、亜鉛メッキやコーティング後のパイプ表面の膨らみ、サイズのばらつき、気泡の発生や剥離の原因となります。

• 溶鋼の純度を向上させ、連続鋳造の品質を向上させます。

1. LF/VD 精製プロセスを強化してソフトアルゴン吹き込みの持続時間を確保し、浮選と介在物の排出を促進します。カルシウム処理を使用して硬い Al₂O₃ 介在物を改質し、球状の低{0}}融点-点の介在物に変換し、シート-のような層状化の原因を減らします。
2. 連続鋳造プロセス全体を通して鋳型とエンド電磁撹拌を使用して、中心偏析と中心気孔率を低減します。ロールスラグや表面下の泡を避けるために、引抜速度を安定して制御します。

• 原材料を入店時に厳しく検査します。の工場: 工場に入るビレット/プレートについては、内部層状化、介在物、多孔性欠陥を検出するために、100% 超音波事前検査を実施する必要があります。{1}不適格なビレットは直接拒否する必要があります。同時に、圧延中に表面欠陥が拡大するのを避けるために、表面の亀裂や傷を研磨する必要があります。

• ビレット加熱準備の標準化: 鋼の種類に基づいて、正確な加熱曲線を作成し、均一な熱浸透を確保するために加熱速度を制御します。サイズの違いによる不均一な加熱を避けるために、同じ仕様および鋼種のビレットの集中積載を事前に計画してください。

• 加熱プロセスを正確に制御: 均一化セクションの保持時間を確保し、チューブセクションの温度差を許容範囲内に制御し、「二重面」と低温圧延を排除します。-過熱による粒界結合力の低下を防ぐため、加熱温度の上限を厳しく管理します。

• ピアシングとローリングのパラメータを最適化します (シームレスプロセス):

1. ロール速度を臨界積層速度以下に制御し、送り角度を適切に増加させ、穿孔中の軸方向せん断応力を軽減し、変形機構による積層の生成を回避します。
2. 単一パスでの過度の変形を避けるために、各パスの縮小量を合理的に配分します。ロール、ガイドプレート、ヘッドの摩耗を定期的にチェックし、摩耗が限界を超えている場合は適時に交換し、均一な金属の流れを確保します。

• 冷間曲げ・溶接工程（溶接工程）の最適化: 成形パスを改良し、単一パスの変形角を減少させ、厚さ方向のせん断応力を減少させ、ストリップの内部層の膨張を回避します。-高周波溶接出力と押し出し量を一致させて溶接の融合品質を確保し、溶接の層状化を避けてください。

• 圧延後の冷却と徐冷を標準化する-: 

1. 圧延後の冷却速度を 3 ～ 5 度/秒の安定した速度で制御し、厚肉ビレットの中心部での脆いベイナイトの形成を回避し、組織応力を軽減します。-
2. 一定温度でのスタッキングと徐冷を実装します。厚さが 50 mm 以下の場合、徐冷は 12 時間以上である必要があります。厚さが 50mm を超える場合は、徐冷を 24 時間以上行う必要があります。スタックの開始温度は 500 度以上である必要があります。早期のアンスタッキングを許可しないでください。同じような長さと幅のプレートの場合は、それらを重ね合わせ、必要に応じて、端が急激に冷えるのを防ぐために断熱材としてアスベスト布で包みます。 

• 完成品の非破壊検査を完全にカバー-: GB/T 20490 規格に準拠して自動超音波検査を実施し、パイプ壁全体を 100% カバーし、積層欠陥を正確に特定します。欠陥製品の流出を防ぐために、パイプの末端に手動による再検査を追加します。-
• 熱処理と性能検証: 高級鋼-、厚肉-の正方形および長方形の管は、残留応力を除去し、構造を均質化し、偏析を改善して靭性を高めるために焼きならしと焼き戻し処理を行っています。サンプルの圧力平坦化、膨張、および冷間曲げプロセス テストを実施して、加工負荷下で層状の亀裂がないことを確認します。
• 欠陥のトレーサビリティと閉ループの改善-：層状欠陥が検出された場合、欠陥の形状と分布に基づいて製鋼、鋳造、圧延プロセスのパラメータを逆追跡し、原因を特定し、プロセスを迅速に調整します。軽度のレイヤリングでは、欠陥のあるセクションが削除され、使用のために格下げされる可能性がありますが、重度のレイヤリングではセクション全体が廃棄されます。