浙江不銹鋼管廠家檢測304不銹鋼管表面黑條紋及白條紋區(qū)域的化學成分、金相組織、相結構和粗糙度，并分析研究黑白斜條紋的形成機理。測試結果表明：黑條紋及白條紋區(qū)域成分、金相組織及相結構基本相同，均在正常范圍內，但白條紋區(qū)域粗糙度明顯較黑條紋區(qū)域大；穿孔導板使用后期對圓鋼表面磨損程度不同，使荒管表面粗糙度不同，從而導致成品鋼管表面出現黑白斜條紋。適當降低穿孔導板的使用壽命，適時更換新穿孑L導板，可杜絕成品鋼管表面黑白斜條紋的產生。

  不銹鋼管在國民經濟發(fā)展中占有重要地位，在鍋爐、石油化工、核電及國防建設方面都有廣泛應用。由于以上能源工程領域對其裝置有特殊要求，對其所用管件的質量要求也相當高，尤其是在某些裝置中要求管件具有耐高溫性、耐高壓性、耐腐蝕性和物料輸送量大等特點，所以對其質量有了更高的要求。奧氏體不銹鋼由于具有優(yōu)良的耐腐蝕性能、高溫力學性能和沖擊韌性，常用于耐腐蝕環(huán)境的鋼管制備，是目前應用最廣泛的不銹鋼材料，但在氯離子環(huán)境中，尤其是在溫度較高、熱傳遞速度較快的環(huán)境中，奧氏體不銹鋼仍然會發(fā)生明顯的腐蝕，特別是奧氏體不銹鋼無縫鋼管表面存在缺陷時，對鋼管性能造成的影響會更加明顯。

  浙江不銹鋼管廠家生產的奧氏體不銹鋼無縫鋼管，牌號為304，規(guī)格為38mmx3.5mm，成品鋼管檢驗時發(fā)現鋼管外表面存在肉眼可見的黑白斜條紋，而內表面沒有，鋼管表面黑白斜條紋宏觀形貌如圖所示。38mm×3.5mm規(guī)格304不銹鋼管以規(guī)格65mm的304黑皮圓鋼作為制管材料，制管工藝為：黑皮圓鋼剝皮→1140℃加熱保溫2.5h→穿孔→荒管酸洗→冷軋→熱處理（1050℃，30分鐘）→酸洗→成品鋼管。分別在成品鋼管的黑條紋及白條紋區(qū)域用線切割機取10cm×10cm的小方塊試樣，使用光學顯微鏡、SEM（電子掃描顯微鏡）、XRD（X射線衍射）及表面粗糙度儀進行測試。

1、成分分析

   在相同的設備狀況下對黑白斜條紋試樣進行能譜測試，黑條紋及白條紋試樣能譜如圖所示。黑條紋及白條紋試樣能譜分析結果見表。從圖及表的能譜結果可以看出：成品鋼管黑條紋及白條紋區(qū)域主要由C、Si、Cr、Mn、Fe和Ni元素組成，均未含有其他雜質元素，其成分均在304不銹鋼內控范圍內；黑條紋及白條紋區(qū)域化學成分及能譜分布基本相同，可以排除因化學成分差異造成的成品鋼管黑白斜條紋現象。

2、金相組織分析

   用金相顯微鏡觀測黑白斜條紋試樣組織結構，黑白斜條紋試樣金相組織如圖所示。從圖可以看出，成品304不銹鋼管黑條紋及白條紋處金相均表現出較為均勻的組織，晶界明顯，晶粒尺寸在20~80um，說明制管及熱處理過程中結晶完全，比較黑條紋及白條紋區(qū)域金相組織的分布情況，黑白斜條紋區(qū)域金相組織沒有表現出明顯區(qū)別。

3、XRD射線衍射分析

  對黑白斜條紋試樣進行射線衍射測試，并采用歸一法對數據進行處理，所得XRD圖譜如圖所示。經歸一法處理后的XRD圖譜可以消除設備及環(huán)境因素形成的數據偏差。從圖可以看出：黑條紋及白條紋區(qū)域XRD峰均呈尖角形狀，未出現“慢頭”峰，說明鋼管表面整體結晶良好；從晶體結構來看，黑白斜條紋區(qū)域均形成奧氏體及面心立方的固溶體結構。對比黑條紋區(qū)域及白條紋區(qū)域的XRD圖譜，兩個區(qū)域相結構及峰強沒有明顯的區(qū)別，而且峰也沒有出現左右偏移的情況，說明在黑條紋及白條紋區(qū)域沒有發(fā)生相的變化。

4、表面粗糙度分析

   分別在成品鋼管表面的黑條紋區(qū)域及白條紋區(qū)域隨機取5個點進行表面粗糙度測試，測試結果見表。從表可以看出：黑條紋區(qū)域粗糙度在1.127~1.291um，最大粗糙度值與最小粗糙度值相差0.164um，平均粗糙度為1.228um；白條紋區(qū)域粗糙度在1.694~2.129um，最大粗糙度值與最小粗糙度值相差0.435um，平均粗糙度為1.918。對比黑條紋及白條紋粗糙度相關數據，白條紋區(qū)域粗糙度明顯大于黑條紋區(qū)域粗糙度，且黑條紋區(qū)域不同點之間粗糙度變化較小，而白條紋區(qū)域不同點之間粗糙度變化較大。從黑條紋及白條紋區(qū)域的粗糙度差異可以得出，成品鋼管外表面出現黑條紋及白條紋的分布原因可能是黑條紋及白條紋區(qū)域粗糙度差異較大產生的不同視覺效果。

5、現場生產試驗分析

    針對成品304不銹鋼管上存在黑白斜條紋情況，對現場生產狀況及出現黑白斜條紋成品鋼管的頻次進行持續(xù)跟蹤，發(fā)現在成品鋼管上出現黑白斜條紋的情況是周期性的，出現比例約為2%。對剝皮圓鋼及酸洗后的荒管表面進行觀察，在剝皮后的圓鋼表面沒有發(fā)現黑白斜條紋，而在酸洗后的荒管中，可發(fā)現少量荒管的表面存在黑白斜條紋，且酸洗后的荒管黑白斜條紋比成品鋼管上的黑白斜條紋更加明顯，荒管表面黑白斜條紋宏觀形貌如圖所示。由圖可以看出，成品鋼管表面黑白斜條紋是在圓鋼加熱、穿孔及荒管酸洗工序中形成的。

   為了分析形成荒管黑白斜條紋的影響因素，對加熱爐、穿孔及荒管酸洗工藝進行了測試，發(fā)現在調整穿孔導板下線時間、而其他工藝不變時，酸洗后荒管及成品鋼管黑白斜條紋消失。而調整其他工藝，導板下線時間不變，黑白斜條紋仍然會周期性地出現，情況沒有改觀。對導板下線時間進行具體跟蹤及調整情況為：在現場生產中將荒管進行編號，共331支，荒管酸洗后檢驗，發(fā)現在第324支及之后荒管的外表面均存在黑白斜條紋。第二次現場生產中，投料340支，在穿孔至330支圓鋼后將穿孔導板下線換新，并將此次340支荒管酸洗后檢驗，發(fā)現更換新導板前的5支荒管外表面同樣存在黑白斜條紋現象，而更換新導板后再穿孔的10支荒管外表面未發(fā)現黑白斜條紋。后續(xù)進行重復試驗情況一致。將穿304不銹鋼的穿孔導板使用壽命降低至320支，后續(xù)再無黑白斜條紋成品鋼管出現。由此可以看出，成品鋼管出現黑白斜條紋的現象是穿孔時導板更換不及時造成的。

   從以上的檢測數據及現場調試情況來看，成品鋼管表面出現黑白斜條紋是成品鋼管表面粗糙度不一致造成的。而成品304不銹鋼管粗糙度不同是圓鋼穿孔加工成荒管過程中，導板使用后期局部變形引起圓鋼表面局部磨損嚴重，進而造成荒管表面粗糙度不同，在黑條紋區(qū)域磨損較小、粗糙度小，在白條紋區(qū)域磨損較大、粗糙度較大，在后續(xù)荒管冷軋加工過程中其表面的粗糙度差異逐漸減弱，從而使成品鋼管表面黑白斜條紋明顯程度較荒管表面要弱一些。

  成品304不銹鋼管表面存在黑白斜條紋的主要原因是穿孔導板使用后期局部變形造成不同的圓鋼表面區(qū)域壓力不同，以至于對圓鋼表面磨損程度不同而使荒管表面粗糙度不同，導致酸洗后荒管局部表面存在黑白斜條紋，逐步遺留至成品鋼管上。因此，適當降低穿孔導板的使用壽命，適時更換新穿孔導板，可從源頭上杜絕成品鋼管表面黑白斜條紋的出現。