薄壁容器纵焊缝收弧裂纹成因分析及防止措施.pdfVIP

维普资讯 27～ 薄壁容器纵焊缝收弧裂纹 成因分析及防止措施 济南市锅炉压力客嚣检验研究所 赵奇志 毛文邦 - 。 ’ - _ - ～ - — — _ ’ ～ 笔者在对溶解 乙炔气瓶瓶壳和小型空压机储罐制造过程中监检及对小型空压机储罐 的定期检验中发现在这类容器的纵焊缝收弧处存在着裂纹．其统计情况如下表： 容器种类 材 质 厚度{mm) 直径(mm) 占所拉数 卜匕倒 己炔瓶壳的制造 15MnHP 45 250 10％ 空压机储罐的制造 Q235--B 4～6 2cl0—6∞ 20％ 空压机储罐的定撞 不详 4～6 200～600 31％ 这种裂纹出现在上述容器纵焊缝收弧处，将造成致命的隐患。一旦容器 内压力增高， 则可能会发生爆炸，不仅浪费了原材料，而且会造成人员伤亡。如果是盛装有毒气体的容 器，则会造成严重的环境污染。由于乙炔的分解和聚合反应．它的危险性更大．一旦泄漏． 往往会发生火灾和强烈的爆炸。 通过对这类裂纹宏观观察和金相分析．发现存在着如下共同点： 1、产生部位：裂纹发生在纵焊缝收弧处中心部位．是纵向裂纹并与纵焊缝相平行。 2．外观特征：裂纹有的可用肉眼看到，有的在 x射线底片上看到，其形状有明显的锯 齿状．也常有不明显锯齿状，但有较粗长的影像。 3．金相结构特征：将裂纹处的金属断面作宏观金相分析时发现裂纹都发生在晶界 上，有明显的氧化色彩。其金相组织对于低合金钢为枝晶状铁索体加粒状珠光体 对于低 碳钢为铁素体加珠光体。 4 产生的时间：这种裂纹是在焊缝凝固过程中产生，并且在凝固后的冷却过程中．还 有可能继续发展。它的发生和发展都处在高温下，从时间上来说是处在焊接过程中．属于 热裂纹的一种。 在薄壁容器纵焊缝收弧处产生裂纹的原因是： 1．当焊缝金属处于熔融状态时，就焊接熔池而言．由于热膨胀焊缝金属及其相毗邻 · 27 · 维普资讯 的高温下的母材受到周围处于“冷”态金属给予的压应力作用。随着结晶冷却。由于收缩 焊缝金属逐渐从受压应力转为受拉应力状态。如果此时构件抗形变能力较低，在焊缝的 中心部位容易产生裂纹。而对于多数薄壁容器，其直径较小．抗形变的能力相对较低．因 而易产生裂纹。 2．对整条纵焊缝形成而言。当起弧焊接时必将引起板的挠拙，其表现为收弧处对接 间隙增大。随着焊缝的形成，为满足平衡条件必然在收弧处产生拉应力，因而易产生裂 纹。 3．焊缝金属从液相到固相的冷却过程中，一般来说，在液态金属中．由于扩散容易， 化学成份均匀性问冠可以得到解决。可在固相晶体中。由于扩散困难，不易达到平衡条件 所要求的化学成份的均匀性，这样导致了原素的偏析。在实际玲却中，如果冷速过大就会 加重这种结晶偏析。通过对低碳钢裂纹断层金摺分析可知，其组织为铁索体加珠光体，此 处珠光体组织的含量较焊缝其他部位要高，这说明此处冷却速度较焊缝的其他部位冷速 要大。此处由于散热快．冷速加大，加重了结晶偏析，其结晶裂纹倾向增加，易产生裂纹。 4．在焊缝形成过程中。杂质及低溶组分被冲积到收弧处．在凝固中柱状晶体交遇于 中心部位时，杂质及低溶组分被堆集于该处，使得晶粒与晶粒之同的结合力大为减弱。在 上述拉应力作用下，易产生裂纹。 从上述分析可以看出薄壁容器纵焊缝收弧裂纹是由于在收弧处存在着杂质及低溶组 分，冷却速度较大。而形成偏析在拉应力作用下而形成的热裂纹。这是由于焊接工艺不当 而造成的。囡而对薄壁容器纵缝焊接应采取如下措施加以避免： 1．由于收弧处裂纹是因为断弧时溶