摘要：根据加工工艺的差异性，不同加工过程会在钢管的表面或近表面留下特定的组织形貌特征。通过科学手段对某天然气长输管道工程钢管的管端内壁缺陷及附近部位进行宏观观察和微观金相分析，结果表明：该缺陷是在钢板热轧制过程中形成的压坑，属于个例，并非系统性问题，内嵌物是在钢管防腐后至施工现场发现此缺陷之前脱落。文章通过试验分析找到了缺陷产生的原因，并给出了改进和预防建议，为类似的事故调查提供了思路和方向。
关键词：钢管；母材缺陷；宏观观察分析；微观金相分析
1理论分析
管端缺陷出现的原因有：（1）材料自身缺陷；（2）加工过程造成；（3）吊运过程造成。钢管在到达施工现场前经历过3次比较大的加工过程：（1）钢板热轧制；（2）制管冷加工；（3）钢管防腐的内外表面喷砂。由于每个加工过程的特点较为明显，加工工艺的差异性会导致不同加工过程在钢管表面或近表面留下特定的组织形貌特征，通过科学手段对缺陷及附近部位进行宏观观察和微观金相分析，逐步排查并找出缺陷形成的原因。
2试验结果与分析
2.1缺陷的测量
缺陷位于钢管一端的内壁，外观呈不规则圆形，距离管端22mm。经对缺陷部位取样、测量，结果如表1所示。该项目埋弧焊管的技术要求中，对缺陷的处置和剩余壁厚的规定如下。（1）“非分层缺陷”验收标准：非分层缺陷的尺寸在壁厚方向上不允许超过公称壁厚的5%。（2）钢管管体上深度小于公称壁厚5%的缺陷按照以下方法处理：所有“能引起应力集中”的缺陷如尖缺口、凿痕及划痕等，应全部磨光，其剩余壁厚不得小于公称壁厚的95%；所有孤立的“不致引起应力集中”的缺陷如圆底痕，不必修磨便可验收。（3）含缺陷钢管处理应按下述方法处置：①可以采用修磨方法去除管体和焊缝中的缺陷，修磨区域应与钢管轮廓平缓过渡。应证实缺陷完全清除掉，且修磨区域的壁厚应不得小于公称壁厚的95%。②对于超过5%公称壁厚的缺陷，在标准规定的长度范围内，应将有缺陷的管段切除。由于案例钢管缺陷深度为1.34mm，超过了钢管公称壁厚21.4mm的5%（1.07mm），且此处剩余壁厚为20.16mm，小于公称壁厚的95%（20.33mm），依据上述规定，判定属于超标缺陷，应进行切除。
2.2宏观观察
在钢管内喷砂过程中，使用的钢砂和钢丸的直径分别是1mm和0.8mm，喷射角度（与管长方向夹角）为40～45°，实测缺陷深度1.34mm，长宽尺寸为7.46mm×7.45mm。所以，理论上抛丸喷砂可以覆盖缺陷底部，并应留下抛丸处理的痕迹。将缺陷底部及附近钢管表面放大20倍后进行宏观观察，缺陷附近表面有明显的抛丸痕迹，而在缺陷底部并未找到明显的抛丸痕迹，如图3所示。这说明喷砂完成时此缺陷部位仍有内嵌物，从而证明缺陷是在钢管防腐之前产生。
2.3微观金相分析
依据《金属显微组织检验方法》（GB/T13298—2015）对样品的缺陷部位进行金相分析。（1）试样表面存在缺陷，缺陷最大深度为1262.3μm，最大宽度为5623.0μm（由于测量基准不同，请区别于表1的测量数据）。（2）对远离缺陷区域金相组织进行观察、分析，远离缺陷区域金相组织为铁素体+珠光体+碳化物颗粒，形貌如图5、图6所示。（3）对缺陷附近区域金相组织进行观察、分析，缺陷附近金相组织为铁素体+珠光体+碳化物颗粒，缺陷底部存在一定程度的氧化脱碳现象，形貌如图7、图8所示。（4）在缺陷底部可观察到与缺陷弧线近似相同方向的流线，未发现明显的冷变形痕迹。另外，还观察到向内部延伸的氧化皮，氧化皮周围金相组织走向与氧化皮边界一致，氧化皮及周围金相组织形貌如图9所示。
2.4结果分析
（1）根据项目埋弧焊管的技术要求，判定该“凹坑”属超标缺陷，应予以切除。（2）通过对缺陷底部的宏观观察得出，缺陷是在钢管防腐之前产生。（3）通过缺陷附近与远离缺陷区域的组织形貌、金属流线、氧化组织的对比分析，都显示缺陷是在与钢板同一热加工过程中形成的。因为钢管制造过程均为冷加工，所以排除在钢管制造过程中形成此缺陷的可能。
3结束语
（1）此缺陷是钢板在热轧制过程中形成的压坑，属于个例，并非系统性问题，但不排除后续出现的可能性。（2）缺陷处内嵌物是在钢管防腐后至现场发现此缺陷之前脱落。（3）钢管厂通过以下手段可以有效避免钢管产品的此类缺陷：从源头控制，加强钢板的外观检查；加强管端非分层缺陷的手动超声波探伤检测和目视检查；加强对喷砂后的管端预留段的检测，不但要关注工件表面是否获得一定的清洁度和粗糙度，还要关注工件表面的缺陷。
参考文献：
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[4]GB/T13298—2015,金属显微组织检验方法[S].
作者:刘敬 单位:中国船级社质量认证公司
