Bei der Herstellung von Druckbehältern entstehen beim Unterpulverschweißen zum Schweißen der Längsschweißnaht des Zylinders häufig Risse am Ende oder in der Nähe des Endes der Längsschweißnaht (nachfolgend als Endrisse bezeichnet).
Viele Leute haben dies untersucht und sind der Meinung, dass der Hauptgrund für den Endriss darin liegt, dass sich die Schweißnaht ausdehnt und in axialer Richtung verformt, wenn sich der Schweißlichtbogen dem Ende der Längsschweißnaht nähert, und dies von einer Querspannung in vertikaler axialer Richtung begleitet wird. Offene Verformung;
Beim Walzen, Herstellen und Zusammenbauen treten im Zylinder auch Kaltverfestigungsspannungen und Montagespannungen auf. Beim Schweißen entsteht aufgrund der Belastung der Anschlusspositionierungsschweißnaht und der Lichtbogenzündplatte am Ende der Schweißnaht eine große Dehnungsspannung.
Wenn sich der Lichtbogen zur Anschlusspositionierungsschweißnaht und zur Lichtbogenzündplatte bewegt, wird aufgrund der Wärmeausdehnung und Verformung dieses Teils die Querzugspannung am Ende der Schweißnaht gelockert und die Rückhaltekraft verringert, so dass das gerade erstarrende Schweißmetall am Ende der Schweißnaht reduziert wird. Aufgrund der großen Zugspannung bilden sich Anschlussrisse.
Basierend auf der obigen Analyse der Gründe werden zwei Lösungen vorgeschlagen:
Eine Möglichkeit besteht darin, die Breite der Lichtbogen-Schlagplatte zu vergrößern, um ihre Bindungskraft zu erhöhen.
Die zweite Möglichkeit besteht in der Verwendung einer geschlitzten, elastischen Rückhalteplatte zur Lichtbogenzündung.
Nach der Umsetzung der oben genannten Gegenmaßnahmen in der Praxis konnte das Problem jedoch nicht wirksam gelöst werden:
Beispielsweise entsteht trotz Verwendung einer elastisch zurückhaltenden Lichtbogenzündplatte dennoch ein Endriss an der Längsschweißnaht. Dieser Endriss tritt häufig auf, wenn die Schweißnahtdicke gering und die Steifigkeit gering ist und der Zylinderkörper gewaltsam zusammengebaut wird.
Wenn sich jedoch im erweiterten Teil der Längsschweißnaht des Zylinders eine Produkttestplatte befindet, kommt es selten zu Endrissen in der Längsnaht, obwohl die Situation beim Heftschweißen dieselbe ist wie ohne Produkttestplatte.
Nach wiederholten Tests und Analysen wurde festgestellt, dass die Entstehung von Längsnaht-Anschlussrissen nicht nur mit der unvermeidlichen großen Zugspannung an der Anschlussschweißnaht zusammenhängt, sondern auch mehrere andere äußerst wichtige Gründe hat.
1. Analyse der Ursachen von Terminalrissen
1. Änderungen im Temperaturfeld der Anschlussschweißung
Wenn sich beim Lichtbogenschweißen die Schweißwärmequelle nahe dem Ende der Längsschweißnaht befindet, ändert sich das normale Temperaturfeld am Ende der Schweißnaht. Dabei ist die Änderung umso größer, je näher sie am Ende liegt.
Da die Größe der Lichtbogenpilotplatte viel kleiner als die des Zylinders ist, ist auch ihre Wärmekapazität viel geringer und die Lichtbogenpilotplatte und der Zylinder sind nur durch Heftschweißen verbunden, sodass die meisten von ihnen als diskontinuierlich angesehen werden können.
Daher sind die Wärmeübertragungsbedingungen der Anschlussschweißung sehr schlecht, was zu einem Anstieg der lokalen Temperatur des Teils führt, die Form des Schmelzbads ändert sich, die Eindringtiefe nimmt ebenfalls zu und die Verweilzeit des Schmelzbads bei hoher Temperatur wird ebenfalls länger. Die Geschwindigkeit der Schmelzbaderstarrung verlangsamt sich, insbesondere wenn die Größe der Lichtbogenzündplatte zu klein ist und die Heftschweißung zwischen der Lichtbogenzündplatte und dem Zylinder zu kurz oder zu dünn ist.
2. Einfluss der Schweißwärmezufuhr
Da die Schweißwärme beim Unterpulverschweißen oft viel größer ist als bei anderen Schweißverfahren, ist die Eindringtiefe groß, die Menge des abgeschiedenen Metalls groß und es ist von einer Flussmittelschicht bedeckt, sodass das Schmelzbad groß ist und die Geschwindigkeit der Erstarrung des Schmelzbads niedrig ist. Und die Abkühlrate der Schweißnaht ist langsamer als bei anderen Schweißverfahren, was zu gröberen Körnern und stärkerer Entmischung führt, was äußerst günstige Bedingungen für die Entstehung von Heißrissen geschaffen hat.
Darüber hinaus ist die seitliche Schrumpfung der Schweißnaht viel kleiner als die Öffnung des Spalts, so dass die seitliche Zugkraft des Anschlussteils größer ist als bei anderen Schweißverfahren. Dies gilt insbesondere für abgeschrägte mittlere Bleche und ungeschrägte dünnere Bleche.
3. Andere Situationen
Bei einer Zwangsmontage entspricht die Montagequalität nicht den Anforderungen und der Gehalt an Verunreinigungen wie S und P im Grundmetall ist zu hoch und es kommt zu Entmischungen, was ebenfalls zu Rissen führt.
Zwei: Die Natur der terminalen Risse
Endrisse gehören ihrer Natur nach zu den Heißrissen und können je nach ihrem Entstehungsstadium in kristalline Risse und subfeste Risse unterteilt werden. Obwohl der Teil, an dem der Endriss entsteht, manchmal das Ende ist, liegt er manchmal innerhalb von 150 mm vom Bereich um das Ende herum, manchmal ist es ein Oberflächenriss, manchmal ist es ein innerer Riss und in den meisten Fällen handelt es sich um innere Risse um das Ende herum.
Es ist ersichtlich, dass die Art des Anschlussrisses im Wesentlichen ein subfester Riss ist, d. h. wenn sich der Schweißanschluss noch in einem flüssigen Zustand befindet, hat das Schmelzbad in der Nähe des Anschlusses zwar erstarrt, aber immer noch eine hohe Temperatur, die etwas unter dem Solidus liegt. Im Zustand ohne Festigkeit entstehen Risse unter Einwirkung komplexer Schweißspannungen (hauptsächlich Zugspannungen) am Anschluss.
Die Oberflächenschicht der Schweißnaht leitet Wärme leicht ab, hat eine relativ niedrige Temperatur und weist eine gewisse Festigkeit und ausgezeichnete Plastizität auf. Daher sind die Endrisse häufig innerhalb der Schweißnaht vorhanden und mit bloßem Auge nicht zu erkennen.
3. Maßnahmen zur Vermeidung von Klemmenrissen
Aus der obigen Analyse der Ursachen für Anschlussrisse ist ersichtlich, dass die wichtigsten Maßnahmen zur Überwindung der Anschlussrisse von Längsnähten beim Unterpulverschweißen folgende sind:
1. Erhöhen Sie die Größe der Lichtbogenpilotplatte richtig
Die Leute sind oft nicht ausreichend mit der Bedeutung der Lichtbogenzündplatte vertraut und denken, dass die Funktion der Lichtbogenzündplatte nur darin besteht, den Lichtbogenkrater während des Schließens des Lichtbogens nach außen zu führen. Um Stahl zu sparen, machen manche die Lichtbogenpilotplatte sehr klein und werden zu einer regelrechten „Lichtbogenpilotplatte“. Diese Praktiken sind sehr falsch. Die Lichtbogenzündplatte hat vier Funktionen:
(1) Der beim Lichtbogenzünden gebrochene Teil der Schweißnaht und der beim Schließen des Lichtbogens entstehende Lichtbogenkrater sind an die Außenseite der Schweißkonstruktion zu führen.
(2) Verstärken Sie die Halterung des Endteils der Längsnaht und tragen Sie die große Zugspannung, die durch das Endteil erzeugt wird.
(3) Verbessern Sie das Temperaturfeld des Anschlussteils, das die Wärmeleitung begünstigt und die Temperatur des Anschlussteils nicht zu hoch werden lässt.
(4) Verbessern Sie die magnetische Feldverteilung am Terminal und verringern Sie den Grad der magnetischen Ablenkung.
Um die oben genannten vier Zwecke zu erreichen, muss die Lichtbogenzündplatte eine ausreichende Größe haben und die Dicke sollte der der Schweißnaht entsprechen. Die Größe sollte durch die Größe der Schweißnaht und die Dicke der Stahlplatte bestimmt werden. Für allgemeine Druckbehälter wird empfohlen, dass Länge und Breite nicht weniger als 140 mm betragen.
2. Achten Sie auf die Montage und das Heftschweißen der Lichtbogenzündplatte
Die Heftschweißung zwischen Lichtbogenpilotplatte und Zylinder muss eine ausreichende Länge und Dicke aufweisen. Im Allgemeinen sollten Länge und Dicke der Heftschweißung nicht weniger als 80 % der Breite und Dicke der Lichtbogenpilotplatte betragen, und es ist eine kontinuierliche Schweißung erforderlich. Einfaches „Punktschweißen“ ist nicht möglich. Auf beiden Seiten der Längsnaht sollte für die mittlere und schwere Platte eine ausreichende Schweißnahtdicke sichergestellt werden, und bei Bedarf sollte eine bestimmte Nut geöffnet werden.
3. Achten Sie auf das Heftschweißen des Endteils des Zylinders
Um die Festigkeit am Ende der Längsnaht beim Heftschweißen nach dem Runden des Zylinders weiter zu erhöhen, sollte die Länge der Heftschweißung am Ende der Längsnaht nicht weniger als 100 mm betragen, die Schweißnahtdicke sollte ausreichend sein und es sollten keine Risse oder Defekte wie mangelnde Verschmelzung vorhanden sein.
4. Kontrollieren Sie die Schweißwärmezufuhr streng
Beim Schweißen von Druckbehältern muss die Schweißwärmezufuhr streng kontrolliert werden, was nicht nur die mechanischen Eigenschaften der Schweißverbindungen gewährleistet, sondern auch eine sehr wichtige Rolle bei der Vermeidung von Rissen spielt. Die Stärke des Schweißstroms beim Unterpulverschweißen hat großen Einfluss auf die Empfindlichkeit des Anschlussrisses, da die Stärke des Schweißstroms in direktem Zusammenhang mit dem Temperaturfeld und der Menge der Schweißwärmezufuhr steht.
5. Kontrollieren Sie streng die Form des Schmelzbades und den Schweißnahtbildungskoeffizienten
Die Form des Schweißbades und der Formungskoeffizient beim Unterpulverschweißen hängen eng mit der Anfälligkeit für Schweißrisse zusammen. Daher sollten auch Größe, Form und Formungskoeffizient des Schweißbades streng kontrolliert werden.
Vier. Fazit
Beim Unterpulverschweißen der Längsnähte von Zylindern kommt es äußerst häufig vor, dass Längsnahtrisse entstehen. Dieses Problem konnte seit vielen Jahren nicht gut gelöst werden. Durch Tests und Analysen konnte gezeigt werden, dass der Hauptgrund für den Längsriss der Unterpulverschweißlängsnaht die große Zugspannung und das spezielle Temperaturfeld in diesem Teil sind, die das Ergebnis der kombinierten Wirkung der beiden sind.
Die Praxis hat gezeigt, dass sich das Auftreten von Anschlussrissen beim Unterpulverschweißen wirksam verhindern lässt, indem beispielsweise die Größe der Lichtbogenzündplatte entsprechend vergrößert wird, die Qualitätskontrolle beim Heftschweißen verstärkt wird und die Schweißwärmezufuhr und Schweißnahtform streng kontrolliert werden.
