焊缝余高过高的危害及控制措施是什么

小编 2022-05-20 14:35:56 710

  焊缝余高是用来做什么的?

  压力容器的焊接多为多道焊(如手工焊、自动焊)。焊后焊道相当于前焊道的保温、缓冷、回火,前焊道晶粒细化。超高相当于最外层强度焊缝的保温、缓冷、回火,所以超高是焊接工艺的需要。

焊缝余高过高的危害及控制措施是什么

  技术要求

  由于超高的存在会缩短容器的疲劳寿命,国内外标准规定所有需要进行疲劳分析设计的容器都要去除超高,以保持焊缝表面与母材表面齐平。

  对于不需要进行疲劳分析和设计的容器,大多数国内外标准都允许一定量的超高(这个允许量一般以无损检测操作为准)。只有日本劳动部标准《压力容器构造规范》规定,应去除多余高度,使焊缝表面与母材表面齐平,否则应降低焊接接头系数。

  焊缝高度过高的危害

  接头焊接后,完成了超高的工艺功能,然后超高的存在会对容器的运行安全产生一些不利影响。有一次,日本人做了两套试验容器。焊接后,一组打磨超高,使焊缝与母材表面齐平,称为超高去除组。

  另一组,焊后不做任何处理,称为预留超高组。两组容器在相同的工作条件下进行压力疲劳试验,以比较它们的疲劳寿命。试验结果表明,超高容器最先损坏,两组平均疲劳寿命相差2.1~2.5倍。

  我国已经开展了三层热夹套模拟容器的压力疲劳试验。试验容器内径350mm,每层由6mm厚的15MnVR钢板卷焊而成。由于容器内径较小,焊后未对焊缝表面进行处理,仅因测量应力和粘贴电阻应变片的需要,对内表面的一段纵向焊缝进行打磨。

  压力疲劳试验后,容器发生泄漏,对其进行了解剖和磁粉检测。发现内筒内外表面纵向焊缝一侧熔合线上有磁痕,说明该层纵向焊缝已开裂,但只有打磨处完好,内外表面无磁粉堆积。

  疲劳一般经历三个过程:形核(即疲劳裂纹源)、疲劳裂纹扩展和断裂。焊缝表面不可避免地会出现一些缺陷,如咬边、裂纹、夹杂、未焊透等。这些焊接缺陷可能成为疲劳裂纹的来源。

  此外,超高的存在破坏了焊缝表面几何形状的连续性,由于形状的突变而产生附加弯矩,导致局部应力较高。这些由焊接缺陷引起的裂纹源会在局部应力的作用下加速其扩展直至断裂。

  如果焊后用打磨等方法去除多余高度,不仅能保持焊缝外观与母材一致,还能消除焊缝表面局部应力和各种可能的焊接缺陷的根源。因此,在疲劳断裂发生之前,需要一个漫长的形核和缓慢扩展过程。

  焊缝高度过高的危险

  应力腐蚀裂纹容易在焊趾处形成,对接接头的应力集中主要是由焊缝超高引起的。对接接头的焊趾应力最大。

  焊缝残余高度越高,应力集中越严重,但焊接接头的强度会降低。焊后如果把残余高度压平,只要不低于母材,降低应力集中,有时可以提高焊接接头的强度。

  (1)外侧焊缝过高,不利于防腐。

  如果作业时使用环氧玻璃布防腐,外侧焊缝会过高,导致焊趾难以压牢。同时,焊缝越高,防腐层也要越厚,因为标准规定防腐层厚度是以外侧焊缝顶点为基准测量的,增加了防腐成本。

  (2)内焊缝过高,增加了输送介质的能量损失。

  如果输送用的焊管内表面不涂防腐处理,多余焊缝大,也会对输送介质造成很大的摩擦阻力,增加输送管道的能耗。

  焊缝超高的控制措施:调整焊缝能量。

  检查焊接线能量是否合适。一般用焊接接头的酸性样品进行检查。一是检查内外焊缝的搭接程度,二是检查焊道腰部的宽度。一般搭接量大于1.5mm,但内外焊缝搭接量为1.3~3.0mm,超过3.0mm,线能量大。线能量大,不仅熔深大,而且焊缝超高。如果不开坡口或U形坡口,焊缝余高会更大。这是因为焊丝的能量越大,单位时间内熔化的焊丝必然越多。

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