在厚壁不銹鋼管退火(正火)生產(chǎn)過程中，如果操作不當(dāng)，厚壁不銹鋼管會(huì)產(chǎn)生各種不良組織，成為退火(正火)缺陷。常見的缺陷有：
1.硬質(zhì)材料
為了便于不銹鋼管的加工，需要退火厚壁不銹鋼管的硬度范圍。如果硬度太高，無法加工，則需要修理。厚壁不銹鋼管產(chǎn)生硬質(zhì)材料的原因可以從顯微組織中看出，如索氏體、屈氏體或伴有貝氏體或馬氏體。這些組織的出現(xiàn)往往是由于厚壁不銹鋼管的加熱溫度過高、冷卻速度過快、等溫溫度過低、時(shí)間過短，導(dǎo)致過冷奧氏體轉(zhuǎn)變溫度過低或不完全。根據(jù)大直徑厚壁不銹鋼管材質(zhì)硬的原因和厚壁管的組織轉(zhuǎn)變特點(diǎn)，采取了有效的再退火措施(如等溫退火、低溫退火、球化退火等)。)以獲得所需的微觀結(jié)構(gòu)和硬度。
2.又黑又脆
退火后，大直徑厚壁不銹鋼管應(yīng)具有較低的硬度和較高的塑性。然而，有時(shí)人們發(fā)現(xiàn)，盡管不銹鋼管的硬度很低，但它們?cè)谡郫B時(shí)會(huì)變脆并斷裂，很像灰鑄鐵，斷口呈灰黑色，因此被稱為“黑色脆性”。金相檢驗(yàn)表明，這種大直徑厚壁不銹鋼管中的一些滲碳體已經(jīng)轉(zhuǎn)化為石墨如圖3-27。
這種現(xiàn)象的原因主要是由于退火溫度高、保溫時(shí)間長(zhǎng)、冷卻慢、硅含量高、錳含量低和微量雜質(zhì)(如鋁)促進(jìn)了大直徑不銹鋼厚壁管的石墨化。黑色且易碎的厚壁管出現(xiàn)，無法修復(fù)。
3.格羅斯魏氏組織
如第三節(jié)所述，大口徑不銹鋼厚壁管中的輕微魏氏結(jié)構(gòu)不會(huì)降低不銹鋼管的機(jī)械性能，也不被視為缺陷結(jié)構(gòu)。然而，當(dāng)大直徑厚壁不銹鋼管出現(xiàn)粗魏氏組織時(shí)，不銹鋼管的力學(xué)性能將會(huì)降低，因此必須對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)。由于粗大的奧氏體晶粒是形成魏氏組織的必要條件，適當(dāng)?shù)睦鋮s速度是充分條件，除了在鑄造和鍛造狀態(tài)下容易產(chǎn)生魏氏組織外，如果退火和正火的加熱溫度過高且冷卻速度合適，也可能產(chǎn)生魏氏組織。
為了消除魏氏組織，不銹鋼管廠可以采用略高于Ac3的加熱溫度來溶解鐵素體而不使奧氏體晶粒變粗，然后根據(jù)鋼的化學(xué)成分采用更快或更慢的冷卻速度。對(duì)于嚴(yán)重的低碳鋼魏氏結(jié)構(gòu)，可以通過兩次正火來消除。第一正火溫度較高，第二正火溫度較低，不僅可以消除厚壁管的魏氏組織，還可以細(xì)化厚壁管的晶粒。
4.網(wǎng)狀組織
當(dāng)先共析鐵素體或滲碳體分布在網(wǎng)絡(luò)中時(shí)不銹鋼換熱管，大直徑厚壁管的力學(xué)性能會(huì)降低。特別是網(wǎng)狀碳化物在隨后的淬火過程中難以消除，必須嚴(yán)格控制。例如，根據(jù)冶金部標(biāo)準(zhǔn)，大直徑厚壁管分為5個(gè)等級(jí)，一般合格1 ~ 3個(gè)等級(jí)。
在退火和正火過程中，304不銹鋼無縫管大直徑厚壁鋼管網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)主要是由于加熱溫度高、冷卻速度慢造成的。大直徑厚壁不銹鋼管如采用碳化物呈半網(wǎng)，不完全封閉網(wǎng)或完全封閉網(wǎng)，應(yīng)在高溫下加熱使所有碳化物溶解為奧氏體，大直徑厚壁不銹鋼管冷卻后應(yīng)采用快速冷卻方法抑制游離碳化物的析出。