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焊縫余高到底怎么樣才最好?是越高越好嗎?

2021-01-15


? 定義:下圖ei1與e2部分即為余高。余高既是焊接工藝的需要,又對(duì)容器的安全運(yùn)行,尤其是疲勞壽命產(chǎn)生一定的影響。 ? ? ?作用:壓力容器的焊接多為多道焊(如手工焊、自動(dòng)焊),后焊的焊道相當(dāng)于對(duì)前一焊道起到保溫、緩冷與回火的作用,對(duì)前一焊道晶粒進(jìn)行細(xì)化。余高相當(dāng)于對(duì)最外一層強(qiáng)度焊道起到了保溫、緩冷與回火的作用,因此余高是焊接工藝的需要。 ? ? ? 危害: ? ? ? 接頭焊好后,余高的工藝作用即完成,此后余高的存在將對(duì)容器的運(yùn)行安全產(chǎn)生某些不利的影響。曾經(jīng)日本人做了兩組試驗(yàn)容器,一組焊后把余高修磨掉,使焊縫與母材表面齊平一致,稱為去除余高組; ? ? ? 另一組焊好后未做任何處理,稱為保留余高組。這兩組容器在同樣工況條件下進(jìn)行壓力疲勞試驗(yàn),以比較其疲勞壽命。試驗(yàn)結(jié)果表明,保留余高組的容器先壞,兩組的平均疲勞壽命相差2.1倍~2.5倍。 ? ? ? 我國(guó)曾進(jìn)行過(guò)三層熱套模擬容器的壓力疲勞試驗(yàn)。該試驗(yàn)容器內(nèi)徑350mm,每層由厚6mm的15MnVR鋼板卷焊而成。該容器由于內(nèi)徑較小,焊完后焊縫表面未加處理,只因測(cè)定應(yīng)力粘貼電阻應(yīng)變片的需要,而將內(nèi)表面縱焊縫的一段修磨了。 ? ? ? 該容器經(jīng)壓力疲勞試驗(yàn)后泄漏,將其解剖并進(jìn)行磁粉檢測(cè),發(fā)現(xiàn)在內(nèi)層筒內(nèi)、外表面縱焊縫一側(cè)的熔合線均有磁痕顯示,說(shuō)明該層縱焊縫已裂穿,而唯獨(dú)修磨處完好無(wú)損,內(nèi)、外表面均無(wú)磁粉堆積。 ? ? ? 疲勞破壞一般要經(jīng)歷三個(gè)過(guò)程:生核(即產(chǎn)生疲勞裂紋源),疲勞裂紋的擴(kuò)展和斷裂。焊縫表面難免會(huì)存在某些缺陷,如咬邊、裂紋、夾雜、未焊滿等,這些焊接缺陷都可能成為疲勞裂紋源。 ? ? ? 此外,余高的存在破壞了焊縫表面幾何形狀的連續(xù)性,會(huì)因外形突變產(chǎn)生附加彎矩,造成較高的局部應(yīng)力,這些因焊接缺陷而形成的裂紋源,將在局部應(yīng)力作用下加速擴(kuò)展直至斷裂。 ? ? ? 如果焊后采用修磨等方法將余高去除,不僅使焊縫外觀與母材保持一致,消除了產(chǎn)生局部應(yīng)力的根源,同時(shí)消除了焊縫表面可能存在的各種焊接缺陷,因而要經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)的生核和緩慢的擴(kuò)展過(guò)程,才可能產(chǎn)生疲勞斷裂。 ? ? 要求:由于余高的存在將縮短容器的疲勞壽命,因此,國(guó)內(nèi)、外標(biāo)準(zhǔn)均規(guī)定,凡需疲勞分析設(shè)計(jì)的容器均應(yīng)將余高去除,使焊縫表面與母材表面保持齊平一致。 ? ? 對(duì)無(wú)需疲勞分析設(shè)計(jì)的容器,國(guó)內(nèi)、外絕大多數(shù)標(biāo)準(zhǔn)均允許一定量的余高存在(這一允許量一般以不影響無(wú)損檢測(cè)操作為準(zhǔn)),只有日本勞動(dòng)省的標(biāo)準(zhǔn)《壓力容器構(gòu)造規(guī)范)規(guī)定應(yīng)將余高去除,使焊縫表面與母材表面齊平,否則應(yīng)降低焊接接頭系數(shù)。

  定義:下圖ei1與e2部分即為余高。余高既是焊接工藝的需要,又對(duì)容器的安全運(yùn)行,尤其是疲勞壽命產(chǎn)生一定的影響。

     作用:壓力容器的焊接多為多道焊(如手工焊、自動(dòng)焊),后焊的焊道相當(dāng)于對(duì)前一焊道起到保溫、緩冷與回火的作用,對(duì)前一焊道晶粒進(jìn)行細(xì)化。余高相當(dāng)于對(duì)最外一層強(qiáng)度焊道起到了保溫、緩冷與回火的作用,因此余高是焊接工藝的需要。

      危害:

      接頭焊好后,余高的工藝作用即完成,此后余高的存在將對(duì)容器的運(yùn)行安全產(chǎn)生某些不利的影響。曾經(jīng)日本人做了兩組試驗(yàn)容器,一組焊后把余高修磨掉,使焊縫與母材表面齊平一致,稱為去除余高組;

      另一組焊好后未做任何處理,稱為保留余高組。這兩組容器在同樣工況條件下進(jìn)行壓力疲勞試驗(yàn),以比較其疲勞壽命。試驗(yàn)結(jié)果表明,保留余高組的容器先壞,兩組的平均疲勞壽命相差2.1倍~2.5倍。

      我國(guó)曾進(jìn)行過(guò)三層熱套模擬容器的壓力疲勞試驗(yàn)。該試驗(yàn)容器內(nèi)徑350mm,每層由厚6mm的15MnVR鋼板卷焊而成。該容器由于內(nèi)徑較小,焊完后焊縫表面未加處理,只因測(cè)定應(yīng)力粘貼電阻應(yīng)變片的需要,而將內(nèi)表面縱焊縫的一段修磨了。

      該容器經(jīng)壓力疲勞試驗(yàn)后泄漏,將其解剖并進(jìn)行磁粉檢測(cè),發(fā)現(xiàn)在內(nèi)層筒內(nèi)、外表面縱焊縫一側(cè)的熔合線均有磁痕顯示,說(shuō)明該層縱焊縫已裂穿,而唯獨(dú)修磨處完好無(wú)損,內(nèi)、外表面均無(wú)磁粉堆積。

      疲勞破壞一般要經(jīng)歷三個(gè)過(guò)程:生核(即產(chǎn)生疲勞裂紋源),疲勞裂紋的擴(kuò)展和斷裂。焊縫表面難免會(huì)存在某些缺陷,如咬邊、裂紋、夾雜、未焊滿等,這些焊接缺陷都可能成為疲勞裂紋源。

      此外,余高的存在破壞了焊縫表面幾何形狀的連續(xù)性,會(huì)因外形突變產(chǎn)生附加彎矩,造成較高的局部應(yīng)力,這些因焊接缺陷而形成的裂紋源,將在局部應(yīng)力作用下加速擴(kuò)展直至斷裂。

      如果焊后采用修磨等方法將余高去除,不僅使焊縫外觀與母材保持一致,消除了產(chǎn)生局部應(yīng)力的根源,同時(shí)消除了焊縫表面可能存在的各種焊接缺陷,因而要經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)的生核和緩慢的擴(kuò)展過(guò)程,才可能產(chǎn)生疲勞斷裂。

    要求:由于余高的存在將縮短容器的疲勞壽命,因此,國(guó)內(nèi)、外標(biāo)準(zhǔn)均規(guī)定,凡需疲勞分析設(shè)計(jì)的容器均應(yīng)將余高去除,使焊縫表面與母材表面保持齊平一致。

    對(duì)無(wú)需疲勞分析設(shè)計(jì)的容器,國(guó)內(nèi)、外絕大多數(shù)標(biāo)準(zhǔn)均允許一定量的余高存在(這一允許量一般以不影響無(wú)損檢測(cè)操作為準(zhǔn)),只有日本勞動(dòng)省的標(biāo)準(zhǔn)《壓力容器構(gòu)造規(guī)范)規(guī)定應(yīng)將余高去除,使焊縫表面與母材表面齊平,否則應(yīng)降低焊接接頭系數(shù)。

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