При изготовлении сосудов под давлением, когда для сварки продольного шва цилиндра используется сварка под флюсом, трещины (далее называемые концевыми трещинами) часто возникают на конце продольного сварного шва или вблизи него.
Многие проводили исследования по этому поводу и считают, что основная причина концевых трещин заключается в том, что при приближении сварочной дуги к концу продольного шва сварной шов расширяется и деформируется в осевом направлении и сопровождается поперечным растяжением в вертикальном и осевом направлении. открытая деформация;
Корпус цилиндра также испытывает напряжение наклепа и сборку в процессе прокатки, изготовления и сборки; во время процесса сварки из-за ограничения сварного шва концевого позиционирования и дуговой пластины в конце сварочного напряжения образуется большое растяжение;
Когда дуга перемещается к сварному шву, позиционирующему клемму, и пластине зажигания дуги, из-за теплового расширения и деформации этой части поперечное растягивающее напряжение сварочной клеммы ослабляется, а сила сцепления уменьшается, так что металл сварного шва просто затвердевание на конце сварного шва. Трещины на концах образуются под действием большого растягивающего напряжения.
На основании анализа вышеуказанных причин предлагаются две меры противодействия:
Один из них — увеличить ширину дуговой запорной пластины, чтобы увеличить ее силу связывания;
Второй вариант — использовать эластичную ограничительную дуговую пластину с прорезями.
Однако после применения на практике вышеуказанных контрмер проблема так и не была эффективно решена:
Например, хотя используется эластичная ограничительная дуговая пластина, концевые трещины продольного сварного шва все равно будут возникать, а концевые трещины часто возникают при сварке цилиндра небольшой толщины, низкой жесткости и принудительной сборки;
Однако, когда в расширенной части продольного сварного шва цилиндра имеется пластина для испытания изделия, хотя прихваточная сварка и другие условия такие же, как и при отсутствии плиты для испытания изделия, в продольном шве имеется мало концевых трещин.
После многократных испытаний и анализа установлено, что возникновение трещин в конце продольного шва связано не только с неизбежным большим растягивающим напряжением в концевом шве, но и с рядом других чрезвычайно важных причин.
Первый. Анализ причин терминальных трещин
1. Изменение температурного поля на концевом шве
При дуговой сварке, когда источник сварочного тепла находится близко к концу продольного шва, нормальное температурное поле в конце сварного шва будет меняться, причем чем ближе к концу, тем это изменение больше.
Поскольку размер дуговой пластины намного меньше, чем у цилиндра, ее теплоемкость также намного меньше, а соединение между дуговой пластиной и цилиндром осуществляется только прихваточной сваркой, поэтому его можно рассматривать как преимущественно прерывистое. .
Таким образом, условия теплопередачи концевого сварного шва очень плохие, что приводит к повышению местной температуры, изменению формы расплавленной ванны и соответственно увеличению глубины проникновения. Скорость затвердевания ванны расплава замедляется, особенно когда размер дуговой пластины слишком мал, а прихваточный сварной шов между дуговой пластиной и цилиндром слишком короткий и слишком тонкий.
2. Влияние сварочного тепловложения
Поскольку подводная теплота, используемая при сварке под флюсом, часто намного больше, чем при других методах сварки, глубина провара велика, количество наплавленного металла велико, и он покрыт слоем флюса, поэтому сварочная ванна велика и Скорость затвердевания ванны велика. Скорость охлаждения сварочного шва и сварочного шва медленнее, чем при других методах сварки, что приводит к более крупным зернам и более серьезной сегрегации, что создает чрезвычайно благоприятные условия для образования горячих трещин.
Кроме того, боковая усадка сварного шва намного меньше, чем раскрытие зазора, поэтому боковое растягивающее усилие концевой части больше, чем у других методов сварки. Это особенно актуально для пластин средней толщины со скошенной кромкой и более тонких пластин без фаски.
3. Другие ситуации
При вынужденной сборке качество сборки не соответствует требованиям, содержание примесей типа S и P в основном металле слишком велико, а сегрегация также приведет к образованию трещин.
Во-вторых, характер терминальной трещины.
По своей природе терминальные трещины относятся к термическим трещинам, а по стадии их формирования термические трещины можно разделить на кристаллизационные и субтвердофазные. Хотя частью, где образуется трещина на клемме, иногда является клемма, иногда она находится в пределах 150 мм от области вокруг клеммы, иногда это поверхностная трещина, а иногда внутренняя трещина, и в большинстве случаев это внутренние трещины, которые происходят вокруг терминала.
Видно, что по своей природе концевая трещина в основном относится к трещине в субтвердой фазе, то есть, когда сварочная клемма все еще находится в жидком состоянии, хотя расплавленная ванна возле клеммы затвердела, она все еще находится в жидком состоянии. высокая температура чуть ниже линии солидуса. Состояние нулевой прочности, трещины образуются под действием сложных сварочных напряжений (в основном растягивающих напряжений) на выводе,
Поверхностный слой сварного шва вблизи поверхности легко рассеивает тепло, температура относительно низкая, он уже обладает определенной прочностью и отличной пластичностью, поэтому концевые трещины часто существуют внутри сварного шва и не могут быть обнаружены невооруженным глазом.
Третий. Меры по предотвращению трещин клемм
Из приведенного выше анализа причин концевых трещин видно, что наиболее важными мероприятиями по преодолению концевых трещин продольных швов сварки под флюсом являются:
1. Соответствующим образом увеличьте размер дугогасительной пластины.
Люди часто недостаточно осведомлены о важности дуговой пластины, полагая, что функция дуговой пластины заключается только в том, чтобы выводить дуговой кратер из сварного изделия, когда дуга закрывается. В целях экономии стали некоторые дуговые зажигалки делают очень маленькими и становятся настоящими «дуговыми зажигателями». Эти практики очень неправильны. Пластина дугового разряда выполняет четыре функции:
(1) Выведите сломанную часть сварного шва при зажигании дуги и кратер при остановке дуги наружу от сварного изделия.
(2) Увеличьте степень фиксации в конечной части продольного шва и выдержите большое растягивающее напряжение, возникающее в конечной части.
(3) Улучшить температурное поле клеммной части, что способствует теплопроводности и не делает температуру клеммной части слишком высокой.
(4) Улучшите распределение магнитного поля в концевой части и уменьшите степень магнитного отклонения.
Для достижения вышеуказанных четырех целей пластина для зажигания дуги должна иметь достаточный размер, толщина должна быть такой же, как у сварной детали, а размер должен зависеть от размера сварной детали и толщины стальной пластины. Для сосудов под давлением общего назначения рекомендуется, чтобы длина и ширина были не менее 140 мм.
2. Обратите внимание на сборку и прихватку дуговой пластины.
Прихваточная сварка между дуговой пластиной и цилиндром должна иметь достаточную длину и толщину. Вообще говоря, длина и толщина прихваточного шва не должны составлять менее 80% ширины и толщины дуговой пластины, и требуется непрерывная сварка. Его нельзя просто сварить «точечной» сваркой. С обеих сторон продольного шва должна быть обеспечена достаточная толщина сварного шва для средних и толстых пластин, а при необходимости должна быть открыта определенная канавка.
3. Обратите внимание на позиционную сварку концевой части цилиндра.
При прихваточной сварке после закругления цилиндра для дальнейшего повышения степени удержания в конце продольного шва длина прихваточного шва в конце продольного шва не должна быть менее 100 мм, при этом должно быть достаточная толщина сварного шва, при этом не должно быть трещин, таких дефектов, как непровар.
4. Строго контролировать тепловложение при сварке.
В процессе сварки сосудов под давлением необходимо строго контролировать погонную теплоту при сварке. Это не только обеспечивает механические свойства сварных соединений, но и играет очень важную роль в предотвращении образования трещин. Величина сварочного тока под флюсом оказывает большое влияние на чувствительность контактной трещины, поскольку величина сварочного тока напрямую связана с температурным полем и подводом сварочного тепла.
5. Строго контролировать форму расплавленной ванны и коэффициент формы сварного шва.
Форма и форм-фактор сварочной ванны при сварке под флюсом тесно связаны с склонностью к образованию сварочных трещин. Поэтому размер, форма и форм-фактор сварочной ванны должны строго контролироваться.
Четыре. Заключение
При использовании дуговой сварки под флюсом для сварки продольного шва цилиндра очень часто возникают трещины на конце продольного шва, и в течение многих лет эта проблема не была решена должным образом. По результатам испытаний и анализа основная причина появления трещин в конце продольного шва, полученного при сварке под флюсом, является результатом совместного действия большого растягивающего напряжения и особого температурного поля в этой части.
Практика доказала, что такие меры, как соответствующее увеличение размера дуговой пластины, усиление контроля качества прихваточной сварки и строгий контроль погонной энергии при сварке и формы сварного шва, могут эффективно предотвратить появление трещин в конце сварки под флюсом. дуговая сварка.
Время публикации: 01 марта 2023 г.
