При изготовлении сосудов под давлением, когда для сварки продольного шва баллона используется дуговая сварка под флюсом, трещины (далее концевые трещины) часто возникают на конце или вблизи конца продольного шва.
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 шов расширяется и деформируется в осевом направлении, что сопровождается поперечным растяжением в вертикальном и осевом направлении.открытая деформация;
Корпус цилиндра также испытывает напряжение холодного упрочнения и напряжение сборки в процессе прокатки, изготовления и сборки;во время процесса сварки из-за ограничения конечного позиционирующего сварного шва и дугогасительной пластины в конце напряжения сварки возникает большое растяжение;
Когда дуга движется к сварному шву, позиционирующему клемму, и пластине дугового разряда, из-за теплового расширения и деформации этой части поперечное растягивающее напряжение клеммы приварки ослабляется, а сила связывания уменьшается, так что металл сварного шва просто затвердевает на конце сварного шва Концевые трещины образуются из-за большого растягивающего напряжения.
На основе анализа вышеуказанных причин предлагаются две контрмеры:
Один из них заключается в увеличении ширины ударной пластины дуги, чтобы увеличить ее связующую силу;
Во-вторых, использовать ударную пластину дуги упругого сдерживания с прорезями.
Однако после принятия вышеуказанных мер противодействия на практике проблема так и не была решена эффективно:
Например, несмотря на то, что используется ударная пластина упругого сдерживания дуги, 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, несмотря на то, что прихваточная сварка и другие условия такие же, как и при отсутствии пластины для испытания изделия, концевые трещины в продольном шве немногочисленны.
После неоднократных испытаний и анализа установлено, что возникновение трещин в конце продольного шва связано не только с неизбежными большими растягивающими напряжениями в концевом шве, но и с рядом других чрезвычайно важных причин.
Первый.Анализ причин терминальных трещин
1. Изменения температурного поля в концевом шве
При дуговой сварке, когда источник сварочного тепла находится близко к концу продольного шва, нормальное температурное поле в конце шва будет изменяться, и чем ближе оно к концу, тем больше изменение.
Поскольку размер пластины дугового разряда намного меньше размера цилиндра, его теплоемкость также намного меньше, а соединение между пластиной дугового разряда и цилиндром осуществляется только прихваточной сваркой, поэтому его можно рассматривать как в основном прерывистое. .
Следовательно, состояние теплопередачи концевого сварного шва очень плохое, что приводит к повышению местной температуры, изменению формы ванны расплава и соответственно увеличению глубины провара.Скорость затвердевания расплавленной ванны замедляется, особенно когда размер ответной пластины дуги слишком мал, а прихваточный шов между пластиной дугового разряда и цилиндром слишком короткий и слишком тонкий.
2. Влияние погонной энергии сварки
Поскольку подводимое тепло при дуговой сварке под флюсом часто намного больше, чем при других методах сварки, глубина проплавления большая, количество наплавленного металла большое, и он покрыт слоем флюса, поэтому ванна расплава большая, а скорость затвердевания расплавленной ванны велика.Скорость охлаждения сварного шва и сварного шва ниже, чем при других способах сварки, что приводит к более крупному зерну и более серьезной сегрегации, что создает чрезвычайно благоприятные условия для образования горячих трещин.
Кроме того, боковая усадка сварного шва намного меньше, чем открытие зазора, так что поперечное растягивающее усилие концевой части больше, чем у других методов сварки.Это особенно верно для пластин средней толщины со скошенной кромкой и более тонких пластин без фаски.
3. Другие ситуации
При принудительной сборке качество сборки не соответствует требованиям, содержание примесей типа S и P в основном металле слишком велико и сегрегация также приведет к образованию трещин.
Во-вторых, характер конечной трещины
Терминальные трещины относятся к термическим трещинам по своей природе, а термические трещины можно разделить на трещины кристаллизации и трещины субтвердой фазы в зависимости от стадии их образования.Хотя часть, где образуется концевая трещина, иногда является концевой, иногда она находится в пределах 150 мм от области вокруг клеммы, иногда это поверхностная трещина, а иногда это внутренняя трещина, и в большинстве случаев это внутренние трещины, которые происходят вокруг терминала.
Можно видеть, что природа терминальной трещины в основном относится к субтвердофазной трещине, то есть, когда сварочный терминал все еще находится в жидком состоянии, хотя расплавленная ванна возле терминала затвердела, она все еще находится в высокая температура чуть ниже линии солидуса Состояние нулевой прочности, трещины образуются под действием сложных сварочных напряжений (преимущественно растягивающих) на конце,
Поверхностный слой сварного шва вблизи поверхности легко рассеивает тепло, имеет относительно низкую температуру и 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 терминальных трещин
Из приведенного выше анализа причин возникновения концевых трещин видно, что наиболее важными мероприятиями по преодолению концевых трещин продольных швов при дуговой сварке под флюсом являются:
1. Соответствующим образом увеличьте размер дугогасительной пластины.
Люди часто недостаточно осведомлены о важности пластины для зажигания дуги, думая, что функция пластины для зажигания дуги состоит только в том, чтобы вывести кратер дуги из сварного шва, когда дуга закрыта.В целях экономии стали некоторые дугогасители делаются очень маленькими и становятся настоящими «дуговыми разрядниками».Эти практики очень неправильны.Запор дуги выполняет четыре функции:
(1) Направьте сломанную часть сварного шва, когда дуга зажжена, и кратер дуги, когда дуга остановлена, наружу от сварного шва.
(2) Усилить степень ограничения в конечной части продольного шва и выдержать большое растягивающее напряжение, возникающее в концевой части.
(3) Улучшить температурное поле клеммной части, что способствует теплопроводности и не делает температуру клеммной части слишком высокой.
(4) Улучшите распределение магнитного поля на клеммной части и уменьшите степень магнитного отклонения.
Для достижения вышеуказанных четырех целей дугогасительная пластина должна иметь достаточный размер, толщина должна быть такой же, как сварка, а размер должен зависеть от размера сварки и толщины стального листа.Для сосудов общего давления рекомендуется, чтобы длина и ширина были не менее 140 мм.
2. Обратите внимание на сборку и прихватку дуговой пластины.
Прихваточный шов между дугогасительной пластиной и цилиндром должен иметь достаточную длину и толщину.Вообще говоря, длина и толщина прихваточного шва не должны быть менее 80% ширины и толщины пластины зажигания дуги, и требуется непрерывная сварка.Его нельзя просто сварить "точечной" сваркой.С обеих сторон продольного шва должна быть обеспечена достаточная толщина шва для средних и толстых листов, а при необходимости должен быть открыт определенный паз.
3. Обратите внимание на позиционную сварку концевой части цилиндра.
При прихватке после закругления цилиндра для дальнейшего увеличения степени закрепления в конце продольного шва длина прихваточного шва в конце продольного шва должна быть не менее 100 мм, а достаточная толщина сварного шва, при этом не должно быть трещин, дефектов типа несплавления.
4. Строго контролировать погонную энергию сварки.
В процессе сварки сосудов под давлением необходимо строго контролировать погонную энергию сварки.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 терминальной трещины, поскольку величина сварочного тока напрямую связана с температурным полем и погонной энергией сварки.
5. Строго контролировать форму расплавленной ванны и коэффициент формы сварного шва.
Форма и коэффициент формы сварочной ванны при дуговой сварке под флюсом тесно связаны с восприимчивостью к сварочным трещинам.Поэтому размер, форма и форм-фактор сварочной ванны должны строго контролироваться.
Четыре.Заключение
Когда для сварки продольного шва цилиндра используется дуговая сварка под флюсом, очень часто образуются концевые трещины продольного шва, и в течение многих лет эта проблема не решалась должным образом.По результатам испытаний и анализа основной причиной образования трещин в конце продольного шва дуговой сварки под флюсом является результат совместного действия большого растягивающего напряжения и особого температурного поля в этой части.
Практика доказала, что такие меры, как соответствующее увеличение размера пластины зажигания дуги, усиление контроля качества прихваточной сварки и строгий контроль погонной энергии и формы сварного шва, могут эффективно предотвращать появление трещин в конце сварки под флюсом. дуговая сварка.
Время публикации: 01 марта 2023 г.
