球罐焊接裂紋的產(chǎn)生機(jī)理與預(yù)防措施

1、球罐焊接裂紋的產(chǎn)活力理與預(yù)防措施摘要:分析了球罐焊接冷裂紋產(chǎn)生的機(jī)理，提出了在球罐施工中防止冷裂紋產(chǎn)生的詳細(xì)措施，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)施工驗(yàn)證，該措施較好地解決問(wèn)題，保證了球罐的制造質(zhì)量。關(guān)鍵詞:球罐;焊接;冷裂紋;預(yù)防措施1、引言球罐一般是用不來(lái)儲(chǔ)存易易爆甚至有毒的介質(zhì)，一旦發(fā)生破壞其后果是極其嚴(yán)重的。根據(jù)大量的統(tǒng)計(jì)說(shuō)明，球罐的破裂多數(shù)源于焊縫及其熱影響區(qū)，而焊縫及其熱影響區(qū)發(fā)生破裂在于冷裂紋,因此，防止冷裂紋產(chǎn)生是球罐建造質(zhì)量的關(guān)鍵。2、產(chǎn)生焊接冷裂紋的原因焊接冷裂紋在焊后較低的溫度下形成。由于這種裂紋形成與氫有關(guān)，且有延遲開(kāi)裂的特點(diǎn)，因此又稱之為焊接氫致裂紋或延遲裂紋。產(chǎn)生焊接冷裂紋的三個(gè)必要條件：1

2、氫。氫的主要來(lái)源是焊材中的水分和焊接區(qū)域中的油污、鐵銹、水以及大氣中的水汽等。這些水、鐵銹或有機(jī)物經(jīng)焊接電弧的高溫?zé)嶙饔梅纸獬蓺湓佣M(jìn)入焊接熔池中。在焊接過(guò)程中氫除向大氣中擴(kuò)散外，余下的在焊縫中呈過(guò)飽和狀態(tài)，即在焊縫中存在著擴(kuò)散氫。根據(jù)氫脆理論，這種擴(kuò)散氫將向應(yīng)變集中區(qū)如微裂紋或缺口尖端附近擴(kuò)散，當(dāng)該區(qū)的氫濃度到達(dá)某一臨界值時(shí)，裂紋便繼續(xù)擴(kuò)展。2應(yīng)力。根據(jù)目前國(guó)內(nèi)及國(guó)際的施工程度，在球罐的組裝過(guò)程中總會(huì)存在或多或少的強(qiáng)力組對(duì)，所以在組裝完成后便存在著內(nèi)應(yīng)力，這種應(yīng)力在焊后整體熱處理完成后也不可能完全消除。再加上球罐焊接是一個(gè)部分加熱過(guò)程，在焊接過(guò)程中產(chǎn)生應(yīng)力與應(yīng)變的循環(huán)，因此球罐焊接后必然存

3、在剩余應(yīng)力。3組織。焊接熱影響區(qū)組織中過(guò)硬的馬氏體含量越多越容易產(chǎn)生冷裂紋。3、防止產(chǎn)生焊接冷裂紋的措施1盡量選用對(duì)冷裂紋不敏感的材料選用內(nèi)在質(zhì)量好的母材。即選用碳當(dāng)量低的優(yōu)質(zhì)鋼材，尤其是防止母材大型夾渣。所以在球殼板制造前必須對(duì)板材進(jìn)展嚴(yán)格的超聲波檢查，對(duì)有嚴(yán)重夾層等缺陷的鋼材不得使用。2盡量減少氫的來(lái)源。第一，球罐的焊接選用低氫型焊條，必要時(shí)要采用超低氫型的焊條；第二，焊條使用前一定要按產(chǎn)品使用說(shuō)明進(jìn)展烘干，并貯存在100150的恒溫箱中，在使用時(shí)放入保溫筒內(nèi)并隨用隨取，在保溫筒內(nèi)存放時(shí)間不得超過(guò)4h，否那么要按原烘干溫度重新烘干，重復(fù)烘干不得超過(guò)兩次；第三，要徹底去除焊接坡口外表及坡口兩

4、側(cè)20范圍內(nèi)的油污、水分，、鐵銹及其他雜物；第四，不在雨雪天及空氣相對(duì)濕度大于90%時(shí)施焊；第五，采取有效的防風(fēng)措施，以防止吹弧，使焊接熔池得到有效的隔離保護(hù)。3選用適當(dāng)?shù)暮盖邦A(yù)熱溫度和預(yù)熱范圍。適當(dāng)?shù)念A(yù)熱溫度降低了焊縫冷卻速度，可使氫更易從焊縫熔池向大氣中擴(kuò)散，減少了焊縫中擴(kuò)散氫含量，并且可以降低焊接區(qū)的溫度梯度和焊縫的冷卻速度，盡量減少馬氏體的含量，減小溫差應(yīng)力。預(yù)熱溫度應(yīng)通過(guò)工藝評(píng)定來(lái)確定，預(yù)熱范圍一般為坡口兩側(cè)三倍球殼板厚度且不小于100。當(dāng)環(huán)境溫度低時(shí)還應(yīng)增大預(yù)熱溫度和預(yù)熱范圍。對(duì)縱縫應(yīng)整條焊縫同時(shí)預(yù)熱，不能分段預(yù)熱。4選用適當(dāng)?shù)暮鬅釡囟群秃鬅釙r(shí)間。隨著焊接層數(shù)的增多，焊縫中擴(kuò)散氫會(huì)

5、逐漸積累。因此焊后應(yīng)立即進(jìn)展后熱，使擴(kuò)散氫有充分的時(shí)間溢出，同時(shí)還可以降低焊縫中的剩余應(yīng)力，減少冷裂紋產(chǎn)生的機(jī)率。5焊接過(guò)程中保持適當(dāng)?shù)膶娱g溫度，適當(dāng)?shù)膶娱g溫度也能延緩焊縫的冷卻時(shí)間，起到一定的去氫和降低剩余應(yīng)力的作用，層間溫度不得低于預(yù)熱溫度下限值。6采用適宜的線能量。假設(shè)焊接線能量過(guò)小，焊縫熱影響區(qū)容易出現(xiàn)淬硬組織，再加上擴(kuò)散氫的作用，焊縫容易產(chǎn)生冷裂紋；假設(shè)線能量過(guò)大又會(huì)使焊縫熱影響區(qū)的軟化區(qū)寬度增加，使焊縫缺口的韌性降低，球罐整體的機(jī)械性能下降。7防止強(qiáng)力組對(duì)。在球罐組對(duì)過(guò)程中選用適宜的工藝和組裝機(jī)具，盡量防止強(qiáng)力組對(duì)。強(qiáng)力組對(duì)將使球罐在焊接前就存在強(qiáng)大的附加內(nèi)應(yīng)力，這種內(nèi)應(yīng)力在焊后也

6、不可能完全消除。8減小錯(cuò)邊和角變形。在錯(cuò)邊和角變形存在的部位，曲率發(fā)生了突變，所以焊后將會(huì)存在強(qiáng)大的剩余內(nèi)應(yīng)力。9采用合理的焊接順序。當(dāng)采用合理的順序焊接時(shí)，整臺(tái)球罐將同時(shí)對(duì)稱地收縮或膨脹，這樣能控制焊接變形，減小焊接剩余應(yīng)力。球罐焊接應(yīng)遵循先縱縫后環(huán)縫，先大坡口后小坡口，先赤道后溫帶最后極帶的原那么，而且焊工應(yīng)對(duì)稱、均勻施焊。球罐焊縫的打底焊要采用分段退焊法，分段長(zhǎng)度為600700。10防止工藝缺陷的產(chǎn)生。咬邊、未焊透、長(zhǎng)條狀?yuàn)A渣等工藝缺陷部位是應(yīng)力集中區(qū)，這些部位容易產(chǎn)生冷裂紋。(11)確保封底焊縫的質(zhì)量，封底焊縫要自上而下焊接，不能采用擺動(dòng)、挑虎滅弧的施焊方法。4、完畢：在隨后制造的10003球罐的施工中，通