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焊接热影响区的组织大致可分为两类：不易淬火钢组织和易淬火钢组织。不易淬火钢组织变化后形成熔合区、粗晶区、重结晶区、不完全冲结晶区和时效脆化区；易淬火钢组织转变后形成崔获取、不完全淬火区和回火区。
管线钢属于不易淬火钢，焊接后热影响区的熔合区和粗晶区对母材性能损伤较大，易形成脆化，其损伤程度取决于母材的合金系统、焊前母材的原始组织状态和焊接规范参数等。对于低于X65钢级的管线钢，在线能量偏低时除产生铁素体和珠光体外，还易产生马氏体（M）、上贝氏体（Bu）和粒状贝氏体（Bg）；在线能量偏高时，粗晶区除易产生铁素体和珠光体外，还易产生共析铁素体和魏氏组织。一般认为，上贝氏体、先共析铁素体和魏氏组织是造成脆化现象的有害组织。对于X70以上钢级的针状铁素体管线钢，粗晶区的组织主要为贝氏体（板条贝氏体和粒状贝氏体）、块状铁素体和先共析铁素体。在板条或块状铁素体间或块状铁素体的基体上存有MA岛。造成这种钢粗晶区韧性降低的主要因素是：
（1）MA组成物的相对量、尺寸和形态。Ma越多、尺寸过粗或过长，以及分布不均匀等使脆化现象严重。
（2）有效晶粒尺寸或者说母材的晶粒长大倾向。随着线能量的加大，不仅原奥氏体晶粒尺寸增大，而且二次结晶组织变粗、变大。板条铁素体的减少以及块状铁素体的增多成为粗晶区脆化的主要原因之一
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连铸圆管坯低倍组织主要由3个区组成：靠外表层的等轴细晶区、像树枝状的晶体组成的柱状晶区、中心是粗大的的等轴晶区
连铸圆坯的低倍组织缺陷对管坯的加工性能、力学性能和钢管质量产生很大的影响。常见的低倍组织缺陷有：管坯皮下气泡、疏松、缩孔、皮下裂纹、中心裂纹、组织偏析等。
管坯的皮下气泡：存在连铸坯表面的附近，形态为椭圆形。一般认为钢水脱氧不足是管坯皮下气泡产生的主要原因。一般需要对保护渣、铁合金、钢包、中间包进行烘烤、注流采用保护浇注。对于要求更高的钢种，还要采用炉外精炼的方法对钢水进行脱气。存在皮下气泡的连铸圆管坯，在加热炉加热时气泡内表面会被氧化，轧后无法焊合就会形成钢管表面缺陷。
管坯皮下裂纹：存在于连铸圆管坯的柱状晶区和表面细晶区过渡附近。距离管坯表面3～10 mm。只要此裂纹不贯通到外表面，就不会被氧化，在轧制压力的作用下会焊合。一般不会产生严重的表面质量。
中间裂纹和中心裂纹：存在于连铸圆坯的柱状晶区，一般来讲中间裂纹的方向和柱状晶的方向是一致的。有研究表明，连铸管坯的中间裂纹和中心裂纹是造成无缝钢管内折的主要原因。穿孔时，管坯在轧辊和导向工具所组成的椭圆孔型中受到反复拉压应力的作用，其中间裂纹或中心裂纹得到扩张或氧化，产生钢管内折。连铸圆坯的中心裂纹或者中间裂纹扩张以后而形成的钢管内折，一般较深，常常会造成钢管废品。
管坯的疏松与缩孔：存在于管坯中心部分的等轴晶区内。管坯疏松是因为铸坯在凝固过程中超前的晶粒作用，液态金属运动基于向凝固方向冷却产生收缩受到阻碍，或者由管坯液态部分下沉的晶粒妨碍铸坯的补缩形成。当疏松达到一定程度的时候，铸坯就会出现缩孔。其分布状态在管坯中不连续。分布密度比较均匀、弥散度较高的连铸管坯中心疏松，对斜轧穿孔过程不但没有危害，反而是有利的。北京科技大学朱景清教授通过实验已经证明该点。并且，在顶头鼻部前端有一个5 mm的金属带，此金属将开裂的管坯中心与顶头分开，从而避免了内折和裂纹的缺陷。
管坯的偏析：包括组织偏析、成分偏析和结晶区域偏析等。存在穿晶的连铸管坯必须报废，不允许投放轧管。
根据对自动轧管机轧后钢管的解剖分析，认为穿孔毛管经自动轧管机轧制后，钢管纵横向壁厚不均的形式基本上保留了穿孔毛管壁厚不均的分布特征，即轧后钢管仍具有螺旋状的壁厚不均，而且横向壁厚不均显著增大。自动轧管机产生壁厚不均的原因是：①穿孔毛管壁厚不均的存在形式和严重程度，直接影响轧后钢管壁厚不均的存在形式和严重程度。②在自动轧管机上轧管时，因顶杆弯曲，使顶头位置偏离孔型中心而导致壁厚不均，其管中和管头各横截面上的壁厚和最小壁厚位置几乎固定不变；而管尾到管头壁厚不均程度则逐渐增大，因此，减小顶杆残余弯曲度，降低轧管时顶杆的轴向力，对减小壁厚不均程度有显著作用。③减壁量越大，荒管壁厚不均越严重，减壁量较小时，自动轧管机有减小穿孔毛管壁厚不均的作用。④孔型调整不正确，当辊缝不平行时，会使荒管的壁厚不均加剧。
包钢无缝钢管厂对Φ400mm自动轧管机组，穿孔、二次穿孔（延伸）、自动轧管和均整4个轧制过程的荒管实测壁厚数据进行了傅立叶变换，得出了壁厚不均的定量分析及其形成原因，并以此为基础提出了改善钢管壁厚不均的途径：①二次穿孔（延伸）后荒管上的螺旋形壁厚不均的分布特征一直保留到成品管，因此改善二次穿孔（延伸）是改善成品管壁厚精度的关键环节，主要措施是改进工具设计，提高顶杆和顶头在旋转过程中与轧制线的同心度。②改善穿孔后毛管的壁厚不均是重要环节，主要措施是提高管坯的加热均匀性，提高定心孔的精度，加长顶头均整带的长度和反锥的长度，提高顶杆与顶头在旋转过程中与轧制线的同心度。③轧管时虽会产生严重的对称性壁厚不均，但对减轻螺旋形的壁厚不均有一定的作用。因此，轧管时应轧制两道，道次之间应将荒管翻转90°。④均整过程能基本上消除对称性壁厚不均，但对消除螺旋形壁厚不均的作用甚小，因此，应提高均整机的能力。⑤傅立叶变换是研究斜轧过程壁厚不均的有效手段，这一方法也可用于其他钢管生产机组管体壁厚不均的研究。
