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。
核電站用不銹鋼管制造工藝流(liu)程復雜，容易產生各種缺陷(xian)，因(yin)此下面我們對鋼管制造過程中(zhong)出(chu)現的(de)典型缺陷(xian)的(de)特征進行歸納總結(jie)，并分析其產生的(de)原因(yin)，制定相應的(de)目視檢測質量控制方(fang)法(fa)。
一、目視檢測(ce)方法
不銹鋼無縫管目視(shi)檢(jian)測(ce)常用的(de)方法(fa)(fa)有(you)直接目視(shi)檢(jian)測(ce)法(fa)(fa)和間接目視(shi)檢(jian)測(ce)法(fa)(fa)。
直(zhi)接(jie)目視(shi)檢(jian)測法是直(zhi)接(jie)使用人眼或(huo)者使用6倍以下的(de)放大(da)鏡(jing)進行檢(jian)測，其主要檢(jian)測不銹鋼無(wu)縫管(guan)的(de)外表面(mian)、管(guan)端和(he)內表可見部位的(de)表面(mian)缺陷，如裂紋、折疊(die)、凹陷、管(guan)端分層(ceng)等。
間接目視(shi)檢測是輔以(yi)光學儀(yi)器(qi)或設備對工件(jian)進行間接觀察，如反光鏡、望遠鏡、內窺鏡等，間接目視(shi)檢測應具(ju)備與直(zhi)接目視(shi)檢測相當的(de)分辨力，其主要檢測不(bu)銹鋼無縫(feng)管(guan)的(de)內表(biao)面(mian)缺陷，如裂紋(wen)、擦傷、腐(fu)蝕(shi)、銹斑等。
二、目視檢測的常見缺陷(xian)
根據不(bu)銹鋼管(guan)的(de)制造工藝流程(cheng)，通常將目視(shi)檢(jian)測(ce)大致分為以下3個階(jie)段：
第一(yi)階段為荒管的(de)目(mu)視檢測(ce)，即在鋼棒剛穿孔或擠壓為鋼管的(de)時候進行目(mu)視檢測(ce)；
第二階段(duan)為中間品的目(mu)視檢測，每道次冷軋或(huo)冷拔(ba)工序都需進行目(mu)視檢測；
第三(san)階段為成品管的目(mu)視檢(jian)測(ce)，這個時(shi)候所有(you)制(zhi)造工(gong)(gong)序都(dou)已完成，目(mu)視檢(jian)測(ce)作為出廠前的最后一道(dao)檢(jian)驗工(gong)(gong)序，通常也(ye)是要求(qiu)最嚴格的工(gong)(gong)序。
1. 荒管(guan)的常見(jian)缺陷
荒(huang)管階段鋼材的(de)變形量(liang)較大，因此產生的(de)各類缺(que)(que)陷也較多，常見(jian)的(de)缺(que)(que)陷可以歸納為以下12類：
a. 裂紋
鋼棒(bang)在加熱過程中溫度(du)控制不(bu)當，在一(yi)次、二次感(gan)應加熱溫度(du)過高(gao)、過燒(shao)時(shi)容易(yi)(yi)產生裂紋(wen)；鋼棒(bang)中析(xi)出夾雜物、潤滑(hua)劑粘度(du)不(bu)合適、擠壓速度(du)過快等原因都容易(yi)(yi)使鋼棒(bang)產生裂紋(wen)。裂紋(wen)一(yi)般呈直線狀，兩頭有尖角。
b. 黑條紋(wen)
鋼(gang)棒表(biao)面剝皮不干凈(jing)，遺留的表(biao)層氧(yang)化皮在穿孔或擠(ji)壓的過程(cheng)中容易形成黑條(tiao)紋(wen)。黑條(tiao)紋(wen)一(yi)般呈現螺旋狀。
c. 鱗皮
過厚(hou)的(de)氧化皮嵌入表面形成魚鱗狀缺陷，一般呈現為(wei)密集、短(duan)小(xiao)的(de)魚鱗狀。
d. 凹陷
穿孔或(huo)擠壓過程(cheng)中多余異物被壓入鋼(gang)棒后(hou)表(biao)面(mian)(mian)形成(cheng)凹(ao)陷。凹(ao)陷一般面(mian)(mian)積較大(da)，或(huo)成(cheng)片出現，表(biao)面(mian)(mian)低(di)于金(jin)屬(shu)本體，在使用內窺鏡進行間接目視檢測時，其呈現為黑色陰影。
e. 翹皮(pi)
在穿孔或擠壓過程中局部溫度過高時，表層金屬(shu)產(chan)生撕裂而形成翹(qiao)皮。
f. 折疊
在(zai)穿孔或擠(ji)壓過程中，金屬(shu)(shu)被疊壓在(zai)金屬(shu)(shu)表(biao)面(mian)上又(you)未熔合成(cheng)(cheng)牢固(gu)的金屬(shu)(shu)，從而形成(cheng)(cheng)折(zhe)疊。折(zhe)疊通常出現(xian)在(zai)荒管(guan)內表(biao)面(mian)，其(qi)形貌為(wei)一(yi)側被壓平(ping)緊貼在(zai)金屬(shu)(shu)表(biao)面(mian)、一(yi)側相互連(lian)接。
g. 氧化皮
穿孔(kong)或(huo)擠壓時溫度過高形成氧化皮，酸洗時其未(wei)被清洗干凈(jing)而呈現為不規則的灰黑色塊狀(zhuang)，表面較粗糙。
h. 結疤
粘(zhan)附在(zai)管坯上的金屬在(zai)拉拔時被壓(ya)入管表面(mian)形(xing)成的鑲面(mian)形(xing)缺陷。
i. 螺(luo)紋印
導(dao)板的(de)使用(yong)時間過長(chang)，磨損嚴重(zhong)(zhong)，或者(zhe)壓(ya)力過大時會產生螺紋印(yin)。其為呈螺旋狀，頭尾連接的(de)印(yin)記，嚴重(zhong)(zhong)的(de)會有(you)一定深度。
j. 單邊
穿(chuan)孔或擠壓時芯棒定心不準，導致(zhi)擴(kuo)孔壁厚不均勻，形成(cheng)單邊(bian)缺陷(xian)，可以(yi)用超(chao)聲測厚儀進行輔助(zhu)檢測。
k. 起皮(也稱氣泡)
不(bu)銹鋼(gang)管內壁氣體膨脹在(zai)表面形成的(de)凸起。起皮通常出現(xian)(xian)在(zai)鋼(gang)管內壁，用(yong)內窺鏡進行(xing)檢測時(shi)(shi)，其呈現(xian)(xian)白(bai)色(se)痕跡，未破(po)裂時(shi)(shi)呈凸起狀(zhuang)，中(zhong)間(jian)是空心(xin)的(de)，破(po)裂時(shi)(shi)周圍有(you)清晰的(de)破(po)碎痕跡。
l. 斜口
在穿孔或擠壓過(guo)程(cheng)中，端口處形成的斜面(mian)。在軋制之前(qian)應將其切除(chu)。
2. 中間(jian)品(pin)常(chang)見缺陷
中間品階(jie)段由(you)于(yu)工序(xu)較多(反復冷(leng)軋、冷(leng)拔、熱處(chu)理、矯直、酸洗(xi))，因(yin)此產生的(de)各類缺陷(xian)也最多，常見(jian)的(de)缺陷(xian)可以(yi)歸納(na)為以(yi)下15類：
a. 修磨印
其特點為管(guan)面修磨不均勻，無平(ping)滑過(guo)渡，有色差(cha)且凹凸不平(ping)，粗(cu)糙度大。在軋(ya)制之(zhi)前應(ying)對修磨印進(jin)行拋(pao)光，防止軋(ya)制過(guo)程中產(chan)生細微裂紋。
b. 拋光印
磨輪抖動造成拋光(guang)不均勻(yun)，拋光(guang)較(jiao)深(shen)的部位在軋制時不能去除而形(xing)成拋光(guang)印。內壁通(tong)常因難以拋光(guang)而產生的拋光(guang)印較(jiao)多(duo)，其形(xing)狀為一圈(quan)一圈(quan)的圓(yuan)形(xing)痕跡。
c. 彎曲
調運(yun)過程中鋼(gang)管(guan)受(shou)力不均勻，導(dao)致(zhi)鋼(gang)管(guan)彎曲(qu)。鋼(gang)管(guan)越(yue)(yue)細(xi)越(yue)(yue)長越(yue)(yue)容易產生彎曲(qu)，從(cong)端部沿軸向觀察(cha)，或者(zhe)使(shi)用拉直線的(de)簡易方(fang)法可以檢測鋼(gang)管(guan)的(de)彎曲(qu)程度。
d. 未平(ping)頭
軋制過程中(zhong)受力的影響，鋼(gang)管(guan)端部截(jie)面方向會產(chan)生(sheng)傾斜(xie)，略微彎曲，在下道軋制之前應(ying)將彎曲截(jie)面切除。
e. 壓扁
鋼管在吊運(yun)或堆放(fang)時，受(shou)到重物壓力而產(chan)生壓扁(bian)(bian)現象。壓扁(bian)(bian)會造成鋼管表面凹陷變形，通常壁厚越薄越易(yi)產(chan)生該類缺(que)陷。
f. 氧化皮
氧(yang)化皮(pi)在中(zhong)間品(pin)熱(re)處理階段產生，在下道軋(ya)制前應清(qing)洗(xi)(xi)干(gan)(gan)凈。由于(yu)酸(suan)洗(xi)(xi)時，內(nei)壁酸(suan)洗(xi)(xi)液(ye)不(bu)流動，所以氧(yang)化皮(pi)難以被清(qing)洗(xi)(xi)干(gan)(gan)凈，且內(nei)壁清(qing)洗(xi)(xi)情(qing)況不(bu)易觀察到，只(zhi)能在酸(suan)洗(xi)(xi)結束(shu)后再用內(nei)窺鏡進(jin)行目視檢測。氧(yang)化皮(pi)通常大面(mian)積(ji)出現，呈灰(hui)黑色(se)的(de)不(bu)規(gui)則形狀(zhuang)。
g. 裂紋
中(zhong)間品軋制(zhi)時(shi)的變形量過大，受到的軋制(zhi)力超過了(le)極限強度，或(huo)者受材料特性的影響，在軋制(zhi)過程中(zhong)極易產生裂(lie)紋。裂(lie)紋為直線狀，在酸洗鈍(dun)化后，其邊緣有(you)黃色銹斑。
h. 矯(jiao)直印
中間(jian)品在矯(jiao)直(zhi)時(shi)由于間(jian)距沒有調(diao)整好，或(huo)者壓力過大(da)會產生矯(jiao)直(zhi)印。矯(jiao)直(zhi)印一般呈現斜螺紋狀，可能(neng)有一定的深度，在矯(jiao)直(zhi)工序(xu)后進行(xing)目視(shi)檢測時(shi)易于被發(fa)現。
i. 酸漬
第一道酸洗(xi)時(shi)殘余酸液沒有洗(xi)干(gan)凈，干(gan)燥后進行第二道清洗(xi)后殘留的痕跡。酸漬呈現為水污痕跡，但是無法用水或干(gan)布擦除。
j. 過酸
酸(suan)液溫(wen)度過(guo)高，濃度太(tai)大(da)，或者酸(suan)洗時間過(guo)長都會造成(cheng)過(guo)酸(suan)。過(guo)酸(suan)會造成(cheng)金屬(shu)(shu)表面失(shi)去金屬(shu)(shu)光澤，過(guo)酸(suan)部(bu)位表面呈雪(xue)花狀。
k. 劃痕
因制造模具或芯(xin)棒粘有(you)硬質金屬(shu)塊而使管表面(mian)產(chan)生細而貫通全長的直(zhi)道劃(hua)痕，有(you)翹(qiao)起現(xian)象。通常中間品(pin)外表面(mian)劃(hua)痕較多。
l. 釘眼
在線(xian)熱處理時，鋼(gang)管(guan)(guan)通過滾(gun)輪運輸，邊熱處理邊前進，而高(gao)溫下鋼(gang)管(guan)(guan)較軟，爐子(zi)的(de)管(guan)(guan)輪如有棱角與鋼(gang)管(guan)(guan)接觸，會在鋼(gang)管(guan)(guan)上產生等間隔的(de)成直(zhi)線(xian)排列(lie)的(de)有一定深度的(de)小凹坑，這些(xie)凹坑稱(cheng)為(wei)釘(ding)眼(yan)。
m. 竹節印
矯(jiao)直過程(cheng)中(zhong)壓輪損(sun)傷產生(sheng)的尖銳部位與鋼管表面摩擦(ca)(ca)產生(sheng)的擦(ca)(ca)傷。竹(zhu)節印一(yi)般呈等間距分布(bu)，整(zheng)只鋼管都有(you)擦(ca)(ca)傷痕跡，深度較(jiao)淺，在燈光下呈發亮(liang)白色竹(zhu)節狀。
n. 管(guan)端分層
位于(yu)管(guan)坯端口的缺陷在制造過程中被壓扁延伸至(zhi)端面，形成(cheng)管(guan)端分層缺陷。管(guan)端分層方向與鋼(gang)管(guan)表面平行，軋制時容易翹起，演變為翹皮。
o. 夾灰
鋼管表面的(de)氧化(hua)皮(pi)(pi)在矯(jiao)直及(ji)運(yun)送過程中因受到外力作用而(er)被擠(ji)壓開裂或撞擊剝落(luo)，外表面氧化(hua)皮(pi)(pi)會(hui)在該過程中逐漸(jian)脫落(luo)，但內表面大部分氧化(hua)皮(pi)(pi)會(hui)始終以塊狀或粉末狀存(cun)在。氧化(hua)皮(pi)(pi)脫落(luo)后通常形成一(yi)個小而(er)淺的(de)凹(ao)坑，凹(ao)坑內的(de)顏色與(yu)金(jin)屬(shu)表面顏色不(bu)一(yi)致，呈深灰色。
3. 成品管常見缺陷(xian)
成品管階(jie)段(duan)的(de)(de)(de)目視檢(jian)測是最后一道工序，質量控(kong)制較嚴格，應按(an)照(zhao)標(biao)準或客戶的(de)(de)(de)要求(qiu)執行，某些細微(wei)的(de)(de)(de)缺陷應標(biao)識并評定(ding)，該階(jie)段(duan)常見的(de)(de)(de)缺陷可以(yi)歸納為(wei)以(yi)下10類：
a. 擦傷(shang)
成品鋼(gang)管運(yun)輸(shu)時(shi)易產生擦傷(shang)缺陷。擦傷(shang)通(tong)常沿軸向(xiang)，呈細長的槽狀或坑狀。
b. 毛刺
毛刺是(shi)成(cheng)品管鋸切(qie)定尺(chi)時殘留(liu)的金屬皮。通常(chang)呈條狀，尾(wei)部與(yu)鋼管端部連接在一起。
c. 坡口不良
倒坡口使用的(de)車刀(dao)較(jiao)鈍，其產(chan)生(sheng)振動或(huo)跳刀(dao)時，會導致坡口成型不良(liang)，通常表現(xian)為(wei)坡口表面不光(guang)滑(hua)，粗糙(cao)度較(jiao)大。
d. 凹坑(keng)
在(zai)生產過程中因除去了(le)軋入表面的外(wai)來(lai)物質而(er)留下(xia)的凹(ao)痕。一(yi)(yi)般凹(ao)坑形狀不(bu)規則，輪廓清晰(xi)，且有(you)一(yi)(yi)定(ding)的深度。使(shi)用內窺鏡進行目視檢測時，凹(ao)坑一(yi)(yi)側反光(guang)呈(cheng)亮白色，一(yi)(yi)側無反光(guang)呈(cheng)暗黑色輪廓狀。
e. 劃痕
通(tong)常成品管內表面劃痕較常見。
f. 裂紋
通常，檢測成品時(shi)發(fa)現(xian)的(de)大多(duo)是微裂紋，使用(yong)內窺鏡檢測時(shi)，在周圍強白光的(de)背景下，其(qi)呈現(xian)為(wei)黑色(se)的(de)絲狀影像。
g. 腐蝕
其產生原(yuan)因與(yu)過酸(suan)相(xiang)似(si)，但(dan)是比過酸(suan)更(geng)嚴重，使用(yong)內窺鏡(jing)進行檢(jian)測時(shi)，可(ke)以觀察(cha)到面積狀酸(suan)蝕。
h. 碰傷
鋼管吊(diao)運過程中與其他(ta)物體(ti)碰撞產(chan)生(sheng)。一般整捆(kun)鋼管都是在同(tong)一位置(zhi)產(chan)生(sheng)微小的點坑(keng)，其在強光下發出閃(shan)亮(liang)的金屬光澤(ze)。
i. 折疊
拉(la)制(zhi)時產生的(de)裂紋、軋(ya)傷(shang)或擦(ca)傷(shang)，在(zai)后續(xu)的(de)冷(leng)軋(ya)工序中被疊壓(ya)在(zai)管表面上卻未(wei)熔(rong)合成(cheng)牢固的(de)金屬而(er)形成(cheng)折疊。成(cheng)品(pin)管上折疊的(de)金屬量較少，一般(ban)沿著軸向(xiang)呈現一條(tiao)較長的(de)直線。
j. 銹斑
成(cheng)品(pin)管(guan)進(jin)行水(shui)壓試驗后，沒有及時清除的殘(can)留(liu)水(shui)在被鐵離子污染(ran)后形(xing)成(cheng)鐵銹。其(qi)形(xing)狀(zhuang)不規則，成(cheng)塊(kuai)出現，表面(mian)粗糙且發黃。
三、目視(shi)檢測的應用
通過(guo)(guo)以(yi)上(shang)對(dui)各制(zhi)造階(jie)段常見缺陷(xian)的(de)(de)介紹，可以(yi)發現在不銹(xiu)鋼管的(de)(de)制(zhi)造過(guo)(guo)程中(zhong)由于操(cao)作或工(gong)藝不當(dang)會產生各種各樣(yang)的(de)(de)表面缺陷(xian)，而(er)核電站用不銹(xiu)鋼管由于其使(shi)用環境(jing)特殊，對(dui)表面質量要(yao)求極(ji)高(gao)，因(yin)此(ci)在制(zhi)造過(guo)(guo)程中(zhong)，應(ying)通過(guo)(guo)目視檢測控制(zhi)其質量。
目(mu)視(shi)檢(jian)(jian)測(ce)應貫穿鋼(gang)管的(de)整個制造(zao)過(guo)(guo)程，而不是(shi)僅僅依靠成品的(de)目(mu)視(shi)檢(jian)(jian)測(ce)來進行質量(liang)控制。比如(ru)制造(zao)過(guo)(guo)程中冷(leng)軋、冷(leng)拔、熱處理、矯直、酸洗等工(gong)序(xu)都(dou)(dou)極易產(chan)生表面缺陷(xian)，因此在每次完成對表面質量(liang)有影響的(de)工(gong)序(xu)之后，都(dou)(dou)應設置目(mu)視(shi)檢(jian)(jian)測(ce)環節，以及(ji)時發(fa)現缺陷(xian)，并及(ji)時處理，避免后續加工(gong)產(chan)生更(geng)嚴(yan)重(zhong)的(de)缺陷(xian)。
對(dui)于(yu)某(mou)些細微的疑(yi)似缺陷或無法分辨和確認的顯示，可以采取輕微打磨(mo)的方式輔(fu)助判斷。若是虛(xu)假(jia)缺陷，則打磨(mo)后可以輕易去除；若是真實缺陷，則打磨(mo)后其表面可形成金屬光澤，與缺陷背景(jing)形成對(dui)比，更易于(yu)識別(bie)缺陷的類型、大小和方向(xiang)(見下圖(tu))。
由于在制造過(guo)程中(zhong)，通過(guo)目(mu)視檢測發現的各(ge)類缺陷在標準(zhun)(zhun)或規范中(zhong)并(bing)無驗收判定(ding)準(zhun)(zhun)則，所(suo)以各(ge)公(gong)司只能根據自己的制造工藝(yi)和經驗，擬訂制造過(guo)程中(zhong)的判定(ding)準(zhun)(zhun)則。檢測時應保(bao)留相應的圖譜，以便作為參(can)考依據。以起皮缺陷為例，參(can)考圖譜如下圖所(suo)示。
在目(mu)視(shi)檢(jian)測(ce)過程(cheng)中，利用直(zhi)(zhi)接目(mu)視(shi)和間接目(mu)視(shi)相結合的方式，更有利于識別缺陷的嚴重(zhong)程(cheng)度(du)。如下圖所(suo)示，目(mu)視(shi)檢(jian)測(ce)發現鋼管(guan)外(wai)表面有矯直(zhi)(zhi)印，但無(wu)法(fa)判定其嚴重(zhong)程(cheng)度(du)，此時(shi)輔以內(nei)窺鏡間接觀察內(nei)壁時(shi)，可(ke)以發現矯直(zhi)(zhi)印導致(zhi)內(nei)壁明顯凸(tu)起，且較為嚴重(zhong)，由此可(ke)以判斷(duan)后續工序(xu)已無(wu)法(fa)矯正(zheng)。
在(zai)目(mu)(mu)視(shi)檢測發(fa)現(xian)(xian)表(biao)面(mian)質(zhi)量問題后，可以利用其他檢測方法進一步判定(ding)缺陷(xian)。比(bi)如在(zai)鋼(gang)管(guan)端(duan)部通過目(mu)(mu)視(shi)檢測發(fa)現(xian)(xian)的單邊(bian)缺陷(xian)，可以通過補充超聲測厚(hou)法進一步分(fen)析缺陷(xian)，如在(zai)公差范圍內，可以通過后續軋制工序均(jun)勻壁(bi)厚(hou)；如目(mu)(mu)視(shi)檢測發(fa)現(xian)(xian)壓扁、彎曲、偏心(xin)等缺陷(xian)，可以用通球試驗(yan)進行測試；如發(fa)現(xian)(xian)微(wei)裂(lie)紋缺陷(xian)，可以通過補充滲透檢測來進一步分(fen)析缺陷(xian)。
通常(chang)在采購規(gui)范中(zhong)對核電用不銹鋼無(wu)縫管(guan)的最(zui)終熱處理氧化色(se)和表面(mian)清潔度(du)有一定的要(yao)求(qiu)。這些要(yao)求(qiu)一般無(wu)法(fa)量化，因此(ci)通常(chang)在熱處理階段(duan)和最(zui)終成品階段(duan)各截取(qu)一段(duan)鋼管(guan)作為標(biao)(biao)樣，通過目視檢測標(biao)(biao)樣的結果來確定驗收依據。
四、結語(yu)
核電(dian)站用不銹鋼無縫管制(zhi)造要(yao)求高，工序(xu)復雜，產生的(de)(de)缺(que)陷(xian)種類繁(fan)多，各(ge)種缺(que)陷(xian)特征(zheng)各(ge)不相同。目視檢(jian)測(ce)應貫穿整個(ge)制(zhi)造過(guo)程，檢(jian)測(ce)人員應掌握(wo)各(ge)種缺(que)陷(xian)的(de)(de)特征(zheng)，嚴(yan)格控制(zhi)表面質量(liang)。
另外(wai)，應(ying)注意目視檢(jian)測的局限性，這種(zhong)方法適合于檢(jian)測表(biao)面的宏觀缺陷(xian)，對于部(bu)分表(biao)面細微的缺陷(xian)以及內部(bu)的缺陷(xian)，還應(ying)補(bu)充(chong)滲透檢(jian)測、渦流(liu)檢(jian)測以及超聲檢(jian)測等方法進(jin)一步分析缺陷(xian)。
作者：朱鎮，江(jiang)華
工作單(dan)位：浙江久(jiu)立特材科技股份有限(xian)公司
第一作者(zhe)：朱鎮，工程師，主要(yao)從事(shi)金(jin)屬(shu)材(cai)料和結構件的無(wu)損檢測工作。
來(lai)源(yuan)：《無損檢測》2021年5期(qi)
