Las razones, los impactos y la prevención de la estratificación de los tochos de tubos cuadrados

La estratificación del tocho se refiere al fenómeno en el que se produce una separación de metal en forma de capa-paralela a la dirección de laminado dentro del tocho (para tubos cuadrados sin costura, corresponde al tocho de tubo circular; para tubos cuadrados-formados en frío y soldados, corresponde a la placa de acero o tocho en tira). Este es un defecto interno oculto. Las causas se pueden dividir en dos categorías principales:Defectos metalúrgicos inherentes e inducidos por procesos posteriores.. Con el tiempo, se expande formando capas macroscópicas durante el proceso de deformación plástica.

• Agregación de elementos no-metálicosinclusiones: Durante la fabricación de acero, la desoxidación incompleta y el soplado suave insuficiente en el refinado, así como la formación de incrustaciones o la erosión de materiales refractarios, pueden dar como resultado inclusiones duras de alto-punto de fusión-como Al₂O₃, sulfuros y aluminato de calcio-que quedan en el acero fundido. Estas inclusiones no tienen plasticidad y, durante el laminado, se alargan en capas delgadas y débiles, convirtiéndose en el núcleo de la interfaz para la delaminación.
• IntéDefectos internos de palanquillas de colada continua.: Durante el proceso de colada continua, pueden permanecer porosidades centrales, cavidades de contracción y burbujas en el subsuelo si no se sueldan completamente durante el laminado posterior. Serán presionados en espacios en capas; al mismo tiempo, la segregación central de carbono y la estructura en bandas pueden provocar propiedades mecánicas desiguales de la sección transversal-, y la fuerza de unión de la zona de segregación es mucho menor que la de la matriz, lo que la hace propensa a separarse bajo tensión.

• Calentamiento inconsistente y temperatura inadecuada:Si el tocho del tubo no se calienta completamente o hay una gran diferencia de temperatura en la sección transversal-(comúnmente conocida como "superficie yin-yang"), se producirá una plasticidad metálica desigual y, durante la deformación, la tensión de corte entre capas excederá la fuerza de unión, lo que provocará la separación a lo largo de la superficie débil; si la temperatura de calentamiento es demasiado baja, la plasticidad general será insuficiente y durante la perforación/laminación, los defectos internos son más propensos a separarse.
• Desajuste de los parámetros de perforación/laminación (proceso sin fisuras):  Durante la perforación por laminación oblicua, si la velocidad del rodillo es demasiado alta y el ángulo de alimentación es demasiado pequeño, el tocho del tubo estará sujeto a una tensión de corte axial excesiva, lo que provocará que los defectos internos menores se separen y se extiendan a lo largo de la dirección axial, formando una capa paralela a la pared del tubo; La reducción excesiva-de una sola pasada y el desgaste excesivo de la herramienta también exacerbarán el flujo desigual del metal, lo que provocará la formación de capas.
• Concentración de tensiones en el conformado por flexión en frío (proceso de soldadura): Las capas internas menores existentes en la tira de acero se expandirán a lo largo de la dirección del espesor bajo la tensión de flexión repetida durante el conformado por flexión en frío; La distribución irrazonable de las pasadas de formación y la excesiva deformación-de una sola pasada también provocarán directamente la formación de capas de corte en la dirección del espesor.
• Naciones Unidasenfriamiento post-rodamiento controlado: Si la velocidad de enfriamiento es demasiado rápida, generará simultáneamente una gran tensión térmica y tensión microestructural, lo que provocará la formación de microfisuras en la zona de segregación central; Un enfriamiento inadecuado de la pila y un desapilado prematuro impedirán que la tensión se libere por completo y eventualmente se convierta en capas macroscópicas.

El defecto de estratificación se caracteriza por su ocultación (la mayor parte es invisible a simple vista) y su expansividad. Debilita fundamentalmente el rendimiento del material de la tubería y plantea riesgos importantes para la calidad y la seguridad de uso.

• Deterioro significativo de las propiedades mecánicas.: La aplicación de capas hará que el espesor efectivo de la pared de soporte del material de la tubería disminuya y la resistencia a la tracción en el área de las capas disminuirá entre un 30% y un 50%, la tenacidad al impacto se puede reducir a menos de 10J y la plasticidad (alargamiento) y la resistencia a la fatiga también disminuirán simultáneamente; Los bordes de las capas son puntos naturales de concentración de tensiones y son propensos a una rápida expansión bajo fuerzas externas.
• Fallo en el desempeño del proceso.: Durante el proceso posterior de doblado, expansión, aplanamiento y doblado en frío, el área de capas se agrietará directamente; Si hay capas en la ranura del extremo de la tubería, la soldadura provocará una fusión incompleta y la inclusión de escoria durante la soldadura, lo que resultará directamente en una junta de soldadura no calificada.
• Incumplimiento de los requisitos de prueba estándar: Al realizar pruebas ultrasónicas (UT) de acuerdo con estándares como GB/T 20490, las capas mostrarán ondas de defectos obvias, que son los defectos internos principales para determinar la no conformidad, lo que conduce directamente a la degradación o el desguace del producto.

• Riesgo de fractura de soporte estructural: Cuando se utiliza en escenarios estructurales como estructuras de rejilla de construcción y soportes mecánicos, las capas bajo cargas estáticas se expandirán gradualmente, lo que provocará la fractura de la sección; bajo cargas alternas, inducirá rápidamente grietas por fatiga, provocando fracturas frágiles repentinas y provocando accidentes de seguridad estructural.
• Fuga y rotura de tubería-que soporta presión: Cuando se utiliza para transporte de fluidos y tuberías de presión, la expansión de las capas hacia la pared interior provocará fugas en la pared de la tubería. En condiciones de alta-presión, puede explotar directamente; Si se transporta azufre-que contiene hidrógeno o medios ácidos, los espacios entre capas provocarán grietas inducidas por hidrógeno-(HIC) y corrosión en grietas, lo que acelerará la falla del material de la tubería.
• Durabilidad y deterioro de la apariencia.: Después de que el medio corrosivo ingrese a los espacios de las capas, causará corrosión interna oculta, destruyendo gradualmente el material de la tubería desde adentro hacia afuera, acortando significativamente la vida útil; las capas severas también causarán que la superficie de la tubería se abulte, se produzcan desviaciones de tamaño y se formen burbujas y se pele después de galvanizar o recubrir.

• Mejorar la pureza del acero fundido y la calidad de la colada continua:

1. Fortalecer los procesos de refinación LF/VD para asegurar la duración del soplado de argón suave, promoviendo la flotación y descarga de inclusiones; use un tratamiento con calcio para modificar las inclusiones duras de Al₂O₃, convirtiéndolas en inclusiones esféricas de bajo-punto de fusión-, lo que reduce la fuente de estratificación en forma de hoja-.
2. Utilice un molde + agitación electromagnética final durante todo el proceso de fundición continua para reducir la segregación central y la porosidad central; Controle la velocidad de tracción de manera constante para evitar escoria de rollo y burbujas del subsuelo.

• Inspeccionar estrictamente las materias primas al ingresar aelfábrica: Para las palanquillas/placas que ingresan a la fábrica, se debe realizar una inspección previa-100% ultrasónica para detectar estratificación interna, inclusiones y defectos de porosidad. Las palanquillas no calificadas deben rechazarse directamente; Al mismo tiempo, las grietas y cicatrices de la superficie deben pulirse para evitar la extensión de los defectos de la superficie durante el laminado.

• Estandarizar la preparación para calentar palanquillas: Según el tipo de acero, formule curvas de calentamiento precisas, controle la velocidad de calentamiento para garantizar una penetración uniforme del calor; Planifique la carga centralizada de palanquillas de la misma especificación y tipo de acero con anticipación para evitar un calentamiento desigual debido a diferencias de tamaño.

• Controle con precisión el proceso de calentamiento: Garantizar el tiempo de retención de la sección de ecualización, controlar la diferencia de temperatura de la sección del tubo dentro del rango permitido, eliminar las "caras dobles" y el laminado a baja-temperatura; Controle estrictamente el límite superior de la temperatura de calentamiento para evitar la disminución de la fuerza de unión intergranular debido al sobrecalentamiento.

• Optimice los parámetros de perforación y laminado (proceso continuo):

1. Controle la velocidad del rodillo por debajo de la velocidad crítica de capas, aumente adecuadamente el ángulo de alimentación, reduzca la tensión de corte axial durante la perforación y evite la generación de capas por el mecanismo de deformación.
2. Distribuya razonablemente la cantidad de reducción de cada pasada para evitar una deformación excesiva en una sola pasada; Verifique periódicamente el desgaste de los rodillos, placas guía y cabezales, reemplácelos a tiempo si el desgaste excede el límite y garantice un flujo de metal uniforme.

• Optimizar el proceso de plegado y soldadura en frío (proceso de soldadura): Refinar las pasadas de formación, reducir el ángulo de deformación de una sola pasada, disminuir el esfuerzo cortante en la dirección del espesor y evitar la expansión de las capas internas de la tira; Haga coincidir la potencia de soldadura de alta-frecuencia y la cantidad de extrusión para garantizar la calidad de la fusión de la soldadura, evite la formación de capas en la soldadura.

• Estandarizar el enfriamiento post-rodante y el enfriamiento lento: 

1. Controle la velocidad de enfriamiento post-laminación a una velocidad estable de 3 a 5 grados/s, evite la formación de bainita quebradiza en el núcleo de palanquillas de paredes gruesas-y reduzca el estrés organizacional.
2. Implementar apilamiento a temperatura constante-y enfriamiento lento: para espesores menores o iguales a 50 mm, el enfriamiento lento debe ser mayor o igual a 12 horas; para espesores > 50 mm el enfriamiento lento debe ser mayor o igual a 24 horas.La temperatura inicial de la pila debe ser mayor o igual a 500 grados. No permita el desapilamiento anticipado; para placas con longitud y ancho similares, apílelas y, si es necesario, envuélvalas con tela de asbesto como aislamiento para evitar que los bordes se enfríen demasiado rápido. 

• Cobertura completa de pruebas no-destructivas para productos terminados: Cumplir con el estándar GB/T 20490 para realizar pruebas ultrasónicas automáticas, cubriendo toda la pared de la tubería al 100%, localizando con precisión los defectos de estratificación; agregue una re-inspección manual al final de la tubería para evitar que se liberen productos defectuosos.
• Tratamiento térmico y verificación del rendimiento.: Los tubos cuadrados y rectangulares de acero de alta-calidad y paredes-gruesas se someten a un tratamiento de normalización y revenido para eliminar la tensión residual, homogeneizar la estructura y mejorar la segregación para mayor tenacidad; Pruebas de proceso de aplanamiento por presión, expansión y doblado en frío de muestras para verificar que no se agrieten las capas bajo cargas de procesamiento.
• Trazabilidad de defectos y mejora del circuito cerrado-: Cuando se detecta un defecto en las capas, realizar un seguimiento inverso de los parámetros del proceso de fabricación de acero, fundición y laminado en función de la forma y distribución del defecto, identificar la causa y ajustar rápidamente el proceso; con capas menores se puede eliminar la sección defectuosa y degradarla para su uso, mientras que con capas severas se desecha toda la sección.