Przy wytwarzaniu zbiorników ciśnieniowych, gdy do spawania wzdłużnej spoiny cylindra stosuje się spawanie łukiem krytym, pęknięcia (zwane dalej pęknięciami końcowymi) często występują na końcu spoiny wzdłużnej lub w jej pobliżu.
Wiele osób przeprowadziło badania na ten temat i uważa, że główną przyczyną pęknięć końcowych jest to, że gdy łuk spawalniczy znajduje się blisko końcówki spoiny wzdłużnej, spoina rozszerza się i odkształca w kierunku osiowym, czemu towarzyszy naprężenie poprzeczne w kierunku pionowym i osiowym. otwarte odkształcenie;
Korpus cylindra podlega również naprężeniom hartowniczym na zimno i naprężeniom montażowym w procesie walcowania, produkcji i montażu; podczas procesu spawania, w wyniku utwierdzenia spoiny pozycjonującej końcówkę i blaszki zajarzającej łuk, na końcu naprężenia spawalniczego powstaje duże rozciągnięcie;
Kiedy łuk przemieszcza się do spoiny pozycjonującej końcówkę i blachy zajarzeniowej, w wyniku rozszerzalności cieplnej i odkształcenia tej części, poprzeczne naprężenia rozciągające końcówki spawalniczej zmniejszają się, a siła wiązania zmniejsza się, tak że metal spoiny po prostu zestalony na końcu spoiny Pęknięcia końcowe powstają w wyniku dużych naprężeń rozciągających.
Na podstawie analizy powyższych powodów proponuje się dwa środki zaradcze:
Jednym z nich jest zwiększenie szerokości płyty zajarzającej łuk, aby zwiększyć jej siłę wiązania;
Drugim jest zastosowanie szczelinowej, elastycznej blachy uderzającej w łuk.
Jednak po zastosowaniu w praktyce powyższych środków zaradczych problem nie został skutecznie rozwiązany:
Na przykład, mimo zastosowania elastycznej blachy uderzeniowej łuku ograniczającego, pęknięcia końcowe spoiny wzdłużnej nadal będą występować, a pęknięcia końcowe często występują podczas spawania cylindra o małej grubości, niskiej sztywności i montażu wymuszonego;
Jednakże, gdy w przedłużonej części spoiny wzdłużnej cylindra znajduje się płyta do badania produktu, mimo że sczepianie i inne warunki są takie same, jak w przypadku braku płyty do badania produktu, w szwie wzdłużnym występuje niewiele pęknięć końcowych.
Po wielokrotnych badaniach i analizach stwierdzono, że występowanie pęknięć na końcu szwu podłużnego jest związane nie tylko z nieuniknionymi dużymi naprężeniami rozciągającymi na spoinie końcowej, ale także z kilkoma innymi niezwykle ważnymi przyczynami.
Pierwszy. Analiza przyczyn pęknięć końcowych
1. Zmiany pola temperatury na spoinie końcowej
Podczas spawania łukowego, gdy źródło ciepła spawania znajduje się blisko końca spoiny wzdłużnej, normalne pole temperatury na końcu spoiny ulegnie zmianie, a im bliżej końca, tym zmiana będzie większa.
Ponieważ rozmiar płytki zajarzającej łuk jest znacznie mniejszy niż rozmiar cylindra, jej pojemność cieplna jest również znacznie mniejsza, a połączenie pomiędzy płytką zajarzającą łuk a cylindrem odbywa się wyłącznie poprzez spawanie sczepne, więc można je uznać za przeważnie nieciągłe .
Dlatego warunki wymiany ciepła końcowej spoiny są bardzo złe, co powoduje wzrost lokalnej temperatury, zmianę kształtu jeziorka stopionego, a także odpowiednio zwiększa się głębokość wtopienia. Szybkość krzepnięcia roztopionego jeziorka maleje, zwłaszcza gdy rozmiar blachy zajarzającej jest zbyt mały, a spoina sczepna pomiędzy płytką zajarzającą łuk a cylindrem jest zbyt krótka i zbyt cienka.
2. Wpływ doprowadzonego ciepła spawania
Ponieważ dopływ ciepła spawania stosowany w spawaniu łukiem krytym jest często znacznie większy niż w przypadku innych metod spawania, głębokość wtopienia jest duża, ilość osadzonego metalu jest duża i jest on pokryty warstwą topnika, więc jeziorko stopionego jest duże, a prędkość krzepnięcia stopionego jeziorka jest duża. Szybkość chłodzenia szwu spawalniczego i szwu spawalniczego jest wolniejsza niż w przypadku innych metod spawania, co skutkuje grubszymi ziarnami i poważniejszą segregacją, co stwarza wyjątkowo korzystne warunki do powstawania pęknięć na gorąco.
Ponadto boczny skurcz spoiny jest znacznie mniejszy niż otwarcie szczeliny, dzięki czemu boczna siła rozciągająca części końcowej jest większa niż w przypadku innych metod spawania. Jest to szczególnie prawdziwe w przypadku skośnych płyt o średniej grubości i cieńszych płyt bez fazowania.
3. Inne sytuacje
W przypadku montażu wymuszonego jakość montażu nie spełnia wymagań, zawartość zanieczyszczeń takich jak S i P w metalu nieszlachetnym jest zbyt wysoka, a segregacja również doprowadzi do pęknięć.
Po drugie, charakter pęknięcia końcowego
Pęknięcia końcowe ze względu na swój charakter należą do pęknięć termicznych, a pęknięcia termiczne można podzielić na pęknięcia krystalizacyjne i pęknięcia w fazie substałej, ze względu na etap ich powstawania. Chociaż część, w której powstaje pęknięcie końcówki, czasami jest końcówką, czasami znajduje się w promieniu 150 mm od obszaru wokół końcówki, czasami jest to pęknięcie powierzchniowe, a czasami jest to pęknięcie wewnętrzne, a w większości przypadków są to pęknięcia wewnętrzne, które wystąpić w pobliżu terminala.
Można zauważyć, że charakter pęknięcia końcówki zasadniczo należy do pęknięcia w fazie podstałej, to znaczy, gdy końcówka spawalnicza jest jeszcze w stanie ciekłym, chociaż jeziorko stopionego w pobliżu końcówki zastygło, to nadal znajduje się ono w stanie ciekłym. wysoka temperatura nieco poniżej linii solidusa. Stan zerowej wytrzymałości, powstają pęknięcia pod wpływem złożonych naprężeń spawalniczych (głównie rozciągających) na końcówce,
Warstwa wierzchnia spoiny przy powierzchni łatwo oddaje ciepło, temperatura jest stosunkowo niska, ma już pewną wytrzymałość i doskonałą plastyczność, dlatego pęknięcia końcowe często występują wewnątrz spoiny i nie można ich wykryć gołym okiem.
Trzeci. Środki zapobiegające pęknięciom końcówek
Z powyższej analizy przyczyn końcowych pęknięć wynika, że najważniejszymi środkami mającymi na celu przezwyciężenie końcowych pęknięć w podłużnych szwach spawanych łukiem krytym są:
1. Odpowiednio zwiększ rozmiar płytki zajarzającej łuk
Ludzie często nie są wystarczająco zaznajomieni ze znaczeniem blachy zajarzającej łuk, myśląc, że funkcją blachy zajarzającej łuk jest jedynie wyprowadzanie krateru łukowego ze konstrukcji spawanej, gdy łuk jest zamknięty. Aby oszczędzać stal, niektóre nabijacze łukowe są bardzo małe i stają się prawdziwymi „nabijaczami łukowymi”. Praktyki te są bardzo błędne. Płyta łukowa ma cztery funkcje:
(1) Wyprowadź uszkodzoną część spoiny po zajarzeniu łuku oraz krater łuku po zatrzymaniu łuku na zewnątrz konstrukcji spawanej.
(2) Wzmocnij stopień utwierdzenia w końcowej części szwu wzdłużnego i wytrzymuj duże naprężenia rozciągające powstające w części końcowej.
(3) Popraw pole temperaturowe części końcowej, co sprzyja przewodzeniu ciepła i nie powoduje zbyt wysokiej temperatury części końcowej.
(4) Popraw rozkład pola magnetycznego na części końcowej i zmniejsz stopień odchylenia magnetycznego.
Aby osiągnąć powyższe cztery cele, płyta łukowa musi mieć wystarczający rozmiar, grubość powinna być taka sama jak konstrukcja spawana, a rozmiar powinien zależeć od wielkości konstrukcji spawanej i grubości blachy stalowej. W przypadku ogólnych zbiorników ciśnieniowych zaleca się, aby długość i szerokość nie były mniejsze niż 140 mm.
2. Zwróć uwagę na montaż i sczepienie blachy zajarzeniowej
Spawanie sczepne pomiędzy płytką zajarzającą łuk a cylindrem musi mieć wystarczającą długość i grubość. Ogólnie rzecz biorąc, długość i grubość spoiny sczepnej nie powinna być mniejsza niż 80% szerokości i grubości blachy zajarzeniowej i wymagane jest spawanie ciągłe. Nie można go po prostu zgrzać punktowo. Po obu stronach szwu podłużnego należy zapewnić wystarczającą grubość spoiny dla blach średnich i grubych, a w razie potrzeby otworzyć odpowiedni rowek.
3. Zwróć uwagę na spawanie pozycjonujące końcowej części cylindra
Podczas spawania sczepnego po zaokrągleniu cylindra, w celu dalszego zwiększenia stopnia utwierdzenia na końcu szwu wzdłużnego, długość spoiny sczepnej na końcu szwu podłużnego nie powinna być mniejsza niż 100 mm i powinna wynosić wystarczająca grubość spoiny i nie powinno być żadnych pęknięć, wady takie jak brak wtopienia.
4. Ściśle kontroluj dopływ ciepła spawania
Podczas procesu spawania zbiorników ciśnieniowych należy ściśle kontrolować dopływ ciepła spawania. Ma to nie tylko zapewnić właściwości mechaniczne złączy spawanych, ale także odgrywa bardzo ważną rolę w zapobieganiu pęknięciom. Wielkość prądu spawania łukiem krytym ma duży wpływ na wrażliwość pęknięcia końcówki, ponieważ wielkość prądu spawania jest bezpośrednio powiązana z polem temperatury i ciepłem spawania.
5. Ściśle kontrolować kształt jeziorka stopionego i współczynnik kształtu spoiny
Kształt i współczynnik kształtu jeziorka spawalniczego podczas spawania łukiem krytym są ściśle powiązane z podatnością na pęknięcia spawalnicze. Dlatego należy ściśle kontrolować wielkość, kształt i kształt jeziorka spawalniczego.
Cztery. Wniosek
Bardzo często powstają pęknięcia na końcach szwów wzdłużnych, gdy do spawania szwów wzdłużnych cylindra stosuje się spawanie łukiem krytym, i problem ten nie został dobrze rozwiązany przez wiele lat. Dzięki testom i analizom główną przyczyną pęknięć na końcu podłużnego szwu spawania łukiem krytym jest wynik wspólnego działania dużych naprężeń rozciągających i specjalnego pola temperaturowego w tej części.
Praktyka pokazuje, że takie działania jak odpowiednie zwiększenie wymiarów blachy zajarzeniowej, wzmocnienie kontroli jakości sczepiania oraz ścisła kontrola dopływu ciepła spawania i kształtu spoiny mogą skutecznie zapobiegać powstawaniu pęknięć na końcu zgrzewania zanurzeniowego. spawanie łukowe.
Czas publikacji: 01 marca 2023 r
