螺旋埋弧焊管焊缝热裂纹的形成与预防
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以下为焊接裂纹产生原因及防治措施,一起来看看吧。
1、焊接裂纹的现象在焊缝或近缝区,由于焊接的影响,材料的原子结合遭到破坏,形成新的界面而产生的缝隙称为焊接裂缝,它具有缺口尖锐和长宽比大的特征。
按产生时的温度和时间的不同,裂纹可分为:热裂纹、冷裂纹、应力腐蚀裂纹和层状撕裂。
在焊接生产中,裂纹产生的部位有很多。
有的裂纹出现在焊缝表面,肉眼就能观察到;有的隐藏在焊缝内部,通过探伤检查才能发现;有的产生在焊缝上;有的则产生在热影响区内。
值得注意的是,裂纹有时在焊接过程中产生,有时在焊件焊后放置或运行一段时间之后才出现,后一种称为延迟裂纹,这种裂纹的危害性更为严重。
2、焊接裂纹的危害焊接裂缝是一种危害大的缺陷,除了降低焊接接头的承载能力,还因裂缝末端的尖锐缺口将引起严重的应力集中,促使裂缝扩展,最终会导致焊接结构的破坏,使产品报废,甚至会引起严重的事故。
通常,在焊接接头中,裂缝是一种不允许存在的缺陷。
一旦发现即应彻底清除,进行返修焊接。
3、焊接裂纹的产生原因及防治措施由于不同裂缝的产生原因和形成机理不同,下面就热裂缝、冷裂缝和再热裂缝三类分别予以讨论。
3.1、热裂纹热裂缝一般是指高温下(从凝固温度范围附近至铁碳平衡图上的A3线以上温度)所产生的裂纹,又称高温裂缝或结晶裂缝。
热裂缝通常在焊缝内产生,有时也可能出现在热影响区。
原因:由于焊接熔池在结晶过程中存在着偏析现象,低熔点共晶和杂质在结晶过程中以液态间层存在形成偏析,凝固以后强度也较低,当焊接应力足够大时,就会将液态间层或刚凝固不久的固态金属拉开形成裂缝。
此外,如果母材的晶界上也存在有低熔点共晶和杂质,则在加热温度超过其熔点的热影响区,这些低熔点化合物将熔化而形成液态间层,当焊接拉应力足够大时,也会被拉开而形成热影响区液化裂缝。
总之,热裂缝的产生是冶金因素和力学因素综合作用的结果。
防治措施:防止产生热裂缝的措施,可以从冶金因素和力学因素两个方面入手。
控制母材及焊材有害元素、杂质含量限制母材及焊接材料(包括焊条、焊丝、焊剂和保护气体)中易偏析元素及有害杂质的含量。
焊接热裂纹的产生原因及防止方法一、热裂纹产生的原因分析1、焊缝中杂质和拉应力的存在因为焊缝中的杂质在焊缝结晶过程中会形成低熔点结晶。
原因是低熔点共晶物的存在.结晶时被推挤到晶界上,形成液态薄膜,凝固收缩时焊缝金属在拉应力作用下,液态薄膜承受不了拉应力而形成裂纹。
热裂纹就轻易在焊缝金属中产生.所以要控制焊缝金属杂质的含量,减少低熔点共晶物的天生。
同时由此可见结晶裂纹的产生是低熔点共晶体和焊接拉应力共同作用的结果,二者缺一不可。
低熔点共晶体是产生结晶裂纹的内因,焊接拉应力是产生结晶裂纹的外因。
2、焊缝终端部位温度的变化埋弧焊焊接时,当焊接热源靠近纵焊缝的终端部位时,焊缝端部正常的温度场将发生变化,越靠近终端其变化越大.由于引弧板的尺寸远比筒体小,其热容量也小得多,而熄弧板与筒体之间只靠定位焊连接,故可视为大部门不连续.所以终端焊缝部位的传热前提是很差的,致使该部位局部温度升高,熔池外形发生变化,熔深也将随之变大,同时熔池在高温下停留的时间也变长,熔池凝固的速度变慢,尤其当熄弧板尺寸过小、熄弧板与筒体之间的定位焊缝过短、过薄时更为明显. 焊缝外形对结晶裂纹的形成有显著的影响。
熔宽与熔深比小易形成裂纹,熔宽与熔深比大抗结晶裂纹性较高。
3、焊接线能量的影响因为埋弧焊所采用的焊接热输入量往往比其他焊接方法要大得多,焊接线能量的大小直接影响到焊缝的成形,而焊缝的成形外形又直接决定着焊缝凝固后的晶粒分布和低熔点共晶体的存在位置及受力情况,因而对结晶裂纹产生与否影响较大。
另外,焊缝的横向收缩量远比间隙的张开量要小,使终端部位的横向拉伸力比其他焊接方法要大.这对开坡口的中厚板和不开坡口的较薄板尤为明显.4、其他情况如存在强制装配,装配质量不符合要求.二、焊缝裂纹的性质及特点终端裂纹形成的部位有时为终端,有时为距终端四周地区150mm 范围内,有时为表面裂纹,有时为内部裂纹,而大多数情况是发生在终端四周的内部裂纹.裂纹与焊缝的波纹线相垂直,露在焊缝表面的有显著的锯齿外形。
埋弧焊管焊接主要缺陷及防控措施埋弧焊管焊接主要缺陷及防控措施摘要:文章分析了埋弧焊管在焊接过程易出现的焊接缺陷,判断其产生的原因,并提出了相应的处理方法。
1焊缝外观缺陷1.1咬边埋弧焊管焊接过程易出现单个单侧咬边缺陷的原因在于:成型缝间隙变化过大、带钢边缘有小毛刺或小缺口、成型错边。
出现这种情况,不必进行大的调整,可以在条件允许的情况下尽可能将带钢边缘处理光滑并保持成型稳定。
对于带钢边缘的光滑处理问题,可以采用铣边机代替圆盘剪剪边进行解决。
埋弧焊管焊接过程还会出现单个双侧咬边的情况,其形成原因主要是焊丝直径不均匀、焊丝接头不光滑、焊丝硬度不均匀造成送丝不均匀、金属毛刺导致的电嘴处瞬间短路。
出现这样的情况可采取的防控措施有:检查焊丝直径大小如果导电嘴为原型导电嘴则适当扩大导电嘴直径要求焊丝制造厂家对焊丝接头处修磨保证接头处直径一致切硬度一致,注意板边剪边和铣边情况确保无毛刺,定期放空内焊焊剂并进行磁筛选。
1.2焊缝余高、焊缝“脊棱”、焊缝“马鞍形”太大焊缝余高过大形成的原因有:焊接规范搭配不当,电流过大、电压过小以及焊速过慢;焊丝后倾角过大,使熔池金属剧烈后排;焊丝的前、后间距过小。
焊丝伸出长度过大。
防控措施包括:通过工艺试验确定合理的焊接规范匹配;厚壁钢管采用开坡口的焊接、减少焊丝伸出长度、适当增加焊丝间距、适当增加焊点偏中心。
焊缝鱼脊背的形成原因是:焊点位置不当,焊点偏中心过小,液态熔池金属流向熔池尾部,导致焊缝高度增大,特别是焊缝中间的余高增大,形成焊缝“脊棱”;或者是前焊丝前倾角过大后丝后倾角偏小。
其防控措施有:适当增加焊点偏中心、减小前焊丝前倾角和后焊丝后倾角。
焊缝“马鞍形”太大的形成原因有两个,一是下坡焊时的钢管焊点偏中心过大,二是弧压偏大。
防控措施包括:适当减小焊点偏中心,要不出焊缝“马鞍形”则一般条件下偏中心为0.07R(R 为钢管半径)、降低弧压由于采用烧结焊剂对焊接工艺规范反映非常敏感所以每次调整焊接规范幅度要小。
焊接裂纹产生的原因及预防措施摘要裂纹是焊接结构最危险的一种缺陷,不仅会使产品报废,而且还可能引起严重的事故。
所以如何避免裂纹的产生是保证焊接质量的关键。
本文着重从焊接裂纹形成原因,影响裂纹生成的因素以及防止措施三方面进行探讨。
关键词热裂纹;冷裂纹;产生原因;预防措施0引言在焊接应力及其他致脆因素的作用下,焊接接头中局部区域因开裂而产生的缝隙称为焊接裂纹。
在焊接生产中出现的裂纹形式是多种多样的,根据裂纹产生的情况,可把焊接裂纹归纳为热裂纹、冷裂纹、再热裂纹和层状撕裂。
下面主要讨论较为常见的热裂纹和冷裂纹。
1热裂纹热裂纹是高温下在焊缝金属和焊缝热影响区中产生的一种沿晶裂纹。
热裂纹产生的原因焊接是一个局部加热的过程,液体由液态向固态转变的过程需要放热,体积缩小,焊缝金属凝固后,在冷却过程中处于放热状态,因此体积收缩。
但焊缝周围金属性能稳定,焊缝金属的收缩受到阻碍,因而使焊缝受到拉力作用。
在焊缝开始凝固、结晶时,液体流动性较小,因此产生的拉应力不会引起裂纹。
此时的液体金属可以在晶粒间自由流动,因而拉应力造成的晶粒间隙能被液体金属填满。
当温度继续下降时,柱状晶体继续生长,拉应力也逐渐增长。
之所以焊缝中的共晶体被柱状晶体推向晶界,聚集在晶界上,是因为焊缝中低熔共晶体的熔点比较低,凝固的时间晚。
在焊缝金属基本上都凝固时,小部分低熔点的金属还未完全凝固,在晶界上形成了一种“液体夹层”,拉应力在此时已经变的比较大了,然而液体金属本身强度很小,这大大减弱了晶粒间的结合。
在拉应力的作用下,柱状晶体之间的间隙被增大,低熔点液体金属这时填充不了被增大的空隙,因此产生了裂纹。
1.1由此可见,拉应力是产生热裂纹的外因,晶界上的低熔点共晶体是产生热裂纹的内因,拉应力作用在低熔点共晶体处的晶界上而造成裂纹。
1.2影响生成热裂纹的因素1)合金元素的影响。
合金元素是影响热裂纹倾向最根本的因素,其中主要有以下几个:硫:硫在钢中能形成多种低熔点共晶体,同铁会形成FeS,FeS与铁以及FeS与FeO会形成低于钢熔点的共晶体,它们在焊缝结晶时聚集在晶界上,当焊缝金属大部分已凝固时,它尚未凝固,形成液态薄膜,因而增大热裂纹倾向。
浅谈焊接裂纹的产生原因和防止措施摘要:对焊接裂纹产生原因分析的基础上,采用可行的焊接工艺和有效的防止措施。
关键词:焊接裂纹分析焊接工艺防止措施前言焊接是现代工业生产中最重要的加工工艺之一,它已广泛应用于制造和修理各种结构和设备。
焊接作为一种降低成本、提高生产效率的有效手段,用它不仅可以得到优质、可靠的工件,而且可以创制出原则上完全新颖的产品。
大如航空航天和核动力装置,小至微电子以及超精器件,如果没有焊接技术,很难想像将会遇到多少困难,甚至无法制造出来。
因此完全可以说,没有焊接就没有今天这样的现代工业,焊接为今天这样的现代文明起到了它应有的作用。
随着现代工业的发展,在焊接结构方面都趋向大型化,大容量和高参数的方向发展。
有的还在低温、深冷、腐蚀介质等环境下工作,因此各种低合金高强钢,中、高合金钢,超高强钢,以及各种合金材料应用的日益广泛。
但是随着这些钢种和合金材料的应用,在焊接生产上带来了许多新的问题,其中较为普遍而又十分严重的就是焊接裂纹。
常见的焊接裂纹根据生成时的温度,可分成热裂纹、冷裂纹和再热裂纹等几类。
焊接结构中,焊接裂纹以冷裂纹最为常见,其次为热裂纹,本次论文主要阐述冷裂纹的产生机理和防止措施。
一、焊接冷裂纹冷裂纹是指焊接接头冷却到较低温度时所产生的裂纹。
冷裂纹包括:延迟裂纹、淬硬裂纹、低塑性脆化裂纹等,正常所说的冷裂纹指的是延迟裂纹。
延迟裂纹生成温度约在100~-100℃之间,存在潜伏期,缓慢扩散期和突然断裂期三个连续的开始过程。
潜伏期几小时、几天甚至更长。
裂纹一般有焊道下裂纹、焊根下裂纹、焊根裂纹、横向裂纹、凝固过渡层裂纹。
一般情况下,焊接低中合金高强钢,高中碳钢等易淬火钢时容易产生冷裂纹。
二、冷裂纹产生的机理大量的生产实践和理论研究证明,钢种的淬硬倾向、焊接接头含氢量及其分布,以及焊接接头所承受的应力状态是产生焊接冷裂纹的三大主要因素。
这三个因素在一定条件下是相互联系和相互促进的。
(1)含氢量的影响导致接头产生冷裂纹的氢主要是扩散氢。
埋弧焊收弧裂纹的预防16MnR钢是一种具有较高强度和韧性以及良好焊接性的低合金钢,目前被广泛应用于压力容器、船体、锅炉等焊接结构的制造。
其中压力容器筒体的主对接缝主要采用效率高、劳动条件相对较好的埋弧焊。
但在对中厚板(S>20nm)16MnR钢制压力容器的焊接过程中发现其筒体纵缝焊缝终端经常出现较短的裂纹,对此一直没有较好的解决方法,只能通过返修来解决,甚至因几次返修不合格而只能报废,延长了产品的生产周期,增加了产品的制造成本。
所以,分析此裂纹的形成原因并寻求出相应措施具有十分现实的意义。
1裂纹特点1.1裂纹所处位置及形状裂纹位于筒体纵缝的末端,在进行焊接返修时发现,该裂纹位于第一道焊缝的根部,有时也扩展到焊缝的表面。
从X射线底片上观察,一般出现在距离筒节焊缝末端(不包括媳弧板上的焊缝)0~150范围内,较细,呈浅黑色且长度较短。
1.2裂纹的影响因素随着板厚的增加,焊缝终端产生裂纹的几率大。
在其它焊接工艺参数一定的情况下,焊接电流越大,焊接速度越小,产生裂纹的几率也越大。
且在焊接其它低合金钢(S>20)时,也发现有类似现象。
2终端裂纹产生原因分析2.1钢材的焊接性分析一种低合金高强钢,其叫C)E< 0.5%,其裂纹敏感性小,焊接性好,对多种厚度规格的16MnR钢板的埋弧焊工艺作焊接工艺评定时,试板从未出现过裂纹,且拉伸、弯曲等力学性能试验结果均符1998钢制压力容器要求,证明采用的焊接工艺合理。
2.2残余应力的影响压力容器筒体卷圆时,在金属内部存在冷作残余应力,在焊接过程中,母材发生再结晶时,在焊接接头区域内产生新的焊接应力。
另外,筒节卷圆时受下料尺寸精度、卷板机精度和操作者技能的影响,纵缝接头在组装定位焊时,存在着强行组装现象,导致在定位焊焊道内留下较大的拉伸应力和切应力。
2.3焊接变形的影响由于焊接接头区域加热和冷却的不均匀性,使各部分金属发生的相变过程不一样,当温度恢复到原始的均匀状态后,焊缝必然产生焊接残余应力和变形。
直缝埋弧焊收弧段焊缝裂纹原因解析和预防郁俊(江苏常州 2013012)摘要:(近年来,随着电网产品的标准化设计越来越规范,装备制造业也有着飞速发展,焊接作为其中的一道特殊工序,其重要性显得越来越突出。
同时,在焊接过程中容易产生的缺陷,也越来越被重视和深入研究。
本文就直缝埋弧焊工序容易产生的收弧段裂纹进行原因解析,以及有针对性的进行预防,提出切实可行的预防措施。
)关键词:(直缝埋弧焊收弧裂纹解析和预防)0 引言随着电网标准化设计的推广,电力装备制造业经历着前所未有的机遇和挑战,在产量与质量的权衡中,往往是顾此失彼。
其中焊接作为一道特殊工序,成为装备制造的必谈话题,而焊缝的质量关系着产品有没有达到设计意图,以及有没有满足标准化设计的应用要求,焊缝质量来不得半点马虎。
其中,各制管加工单位均遇到过直缝埋弧焊管终端容易产生裂纹的问题,本文就其成因进行分析,同时用实际加工经验提出切实可行的预防措施,从源头上杜绝焊缝终端裂纹的产生。
1发生现象由专业制管厂商制造的直缝埋弧焊管,因其加工制造的质量和进度受控,加上其成本相对采购成品钢管而言较为合算,因此众多需要直缝埋弧焊管的厂家选择自行折弯制管。
目前,较为流行的是JCOE或UOE钢管成型工艺。
通过翻阅数年来的折弯钢管埋弧焊检验记录数据,以及对照专业制管厂家的实际操作结果,结合多年来的经验积累发现,自行折弯加工的直缝埋弧焊管都存在着一个普遍的焊缝问题——收弧段焊缝容易产生裂纹。
2 原因解析自行折弯加工的直缝埋弧焊钢管当焊接电弧接近纵焊缝终端时,焊缝在沿轴线向膨胀变形的同时,还伴随有垂直轴向方向的横向张开变形;而钢管在折弯卷制过程中也存在着冷作硬化应力和组装应力;在焊接过程中,因焊缝终端定位焊缝及引、熄弧板的拘束作用,在焊缝终端产生较大的拉伸应力;当电弧移动到终端定位焊缝和引、熄弧板上时,由于该部位受热膨胀变形,使焊缝终端的横向拉伸应力得到松弛,拘束力减小,便使焊缝终端刚刚凝固的焊缝金属受到较大的拉应力,从而形成终端裂纹。