اقداماتی برای جلوگیری موثر از ترک های انتهایی در جوش طولی جوشکاری زیر آب

در ساخت مخازن تحت فشار، هنگامی که از جوش زیردریایی برای جوش دادن جوش طولی سیلندر استفاده می شود، ترک ها (که از این به بعد ترک های انتهایی نامیده می شوند) اغلب در انتهای جوش طولی یا نزدیک به آن ایجاد می شوند.

بسیاری از افراد در این مورد تحقیقاتی انجام داده اند و معتقدند که دلیل اصلی ترک های انتهایی این است که وقتی قوس جوش به انتهای جوش طولی نزدیک می شود، جوش در جهت محوری منبسط شده و تغییر شکل می دهد و با کشش عرضی در جوش همراه است. جهت عمودی و محوری تغییر شکل باز؛

بدنه سیلندر همچنین دارای استرس سخت کاری سرد و تنش مونتاژ در فرآیند نورد، ساخت و مونتاژ است. در طول فرآیند جوشکاری، به دلیل مهار جوش موقعیت انتهایی و صفحه برخورد قوس، کشش زیادی در انتهای تنش جوش ایجاد می شود.

هنگامی که قوس به سمت جوش موقعیت یابی ترمینال و صفحه برخورد قوس حرکت می کند، به دلیل انبساط حرارتی و تغییر شکل این قسمت، تنش کششی عرضی ترمینال جوش کاهش می یابد و نیروی اتصال کاهش می یابد، به طوری که فلز جوش فقط در ترمینال جوش جامد می شود ترک های انتهایی توسط یک تنش کششی بزرگ ایجاد می شوند.

بر اساس تحلیل دلایل فوق، دو اقدام متقابل پیشنهاد می شود:

یکی افزایش عرض صفحه ضربه ای قوس برای افزایش نیروی اتصال آن است.

دوم این است که از صفحه ضربه ای قوس مهار الاستیک شکافدار استفاده کنید.

با این حال، پس از انجام اقدامات متقابل فوق در عمل، مشکل به طور موثر حل نشده است:

به عنوان مثال، اگرچه از صفحه ضربه ای قوس مهار الاستیک استفاده می شود، ترک های انتهایی جوش طولی همچنان رخ می دهد، و ترک های انتهایی اغلب هنگام جوشکاری سیلندر با ضخامت کم، استحکام کم و مونتاژ اجباری رخ می دهد.

با این حال، هنگامی که یک صفحه آزمایش محصول در قسمت توسعه یافته جوش طولی سیلندر وجود دارد، اگرچه جوشکاری چسبناک و سایر شرایط مانند زمانی است که صفحه آزمایش محصول وجود ندارد، ترک های انتهایی کمی در درز طولی وجود دارد.

پس از آزمایش‌ها و تحلیل‌های مکرر، مشخص شد که بروز ترک‌ها در انتهای درز طولی نه تنها به تنش کششی بزرگ اجتناب‌ناپذیر در انتهای جوش مربوط می‌شود، بلکه به چندین دلیل بسیار مهم دیگر نیز مرتبط است.

اول. تجزیه و تحلیل علل ترک های ترمینال

1. تغییرات در میدان دما در جوش پایانه

در حین جوشکاری قوس الکتریکی، زمانی که منبع حرارت جوش به انتهای جوش طولی نزدیک باشد، میدان دمای معمولی در انتهای جوش تغییر می کند و هر چه به انتهای جوش نزدیکتر باشد، تغییر بیشتر می شود.

از آنجایی که اندازه صفحه ضربه ای قوس الکتریکی بسیار کوچکتر از استوانه است، ظرفیت حرارتی آن نیز بسیار کوچکتر است و اتصال بین صفحه ضربه ای قوس الکتریکی و سیلندر فقط با جوشکاری چسبنده است، بنابراین می توان آن را عمدتاً ناپیوسته در نظر گرفت. .

بنابراین، شرایط انتقال حرارت جوش پایانه بسیار نامناسب است و باعث افزایش دمای محلی، تغییر شکل حوضچه مذاب و همچنین عمق نفوذ نیز می‌شود. سرعت انجماد حوضچه مذاب کاهش می یابد، به ویژه زمانی که اندازه صفحه ضربه ای قوس بسیار کوچک است، و جوش چسبندگی بین صفحه ضربه ای قوس و استوانه خیلی کوتاه و خیلی نازک است.

2. تأثیر حرارت ورودی جوشکاری

از آنجایی که ورودی گرمای جوشکاری مورد استفاده در جوشکاری زیرپودری اغلب بسیار بزرگتر از سایر روش های جوشکاری است، عمق نفوذ زیاد است، مقدار فلز رسوب شده زیاد است و توسط لایه شار پوشانده شده است، بنابراین حوضچه مذاب بزرگ است و سرعت انجماد حوضچه مذاب زیاد است. سرعت سرد شدن درز جوش و درز جوش کندتر از سایر روش‌های جوشکاری است و در نتیجه دانه‌های درشت‌تر و جداسازی جدی‌تر ایجاد می‌شود که شرایط بسیار مطلوبی را برای ایجاد ترک‌های داغ ایجاد می‌کند.

علاوه بر این، انقباض جانبی جوش بسیار کوچکتر از باز شدن شکاف است، به طوری که نیروی کششی جانبی قسمت انتهایی بیشتر از سایر روش های جوشکاری است. این امر به ویژه برای صفحات با ضخامت متوسط ​​اریب و صفحات نازک تر غیر اریب صدق می کند.

3. موقعیت های دیگر

اگر مونتاژ اجباری وجود داشته باشد، کیفیت مونتاژ الزامات را برآورده نمی کند، محتوای ناخالصی هایی مانند S و P در فلز پایه بسیار زیاد است و جداسازی نیز منجر به ترک می شود.

دوم، ماهیت کرک ترمینال

ترک های ترمینال با توجه به ماهیت خود به ترک های حرارتی تعلق دارند و ترک های حرارتی را می توان با توجه به مرحله تشکیل به ترک های کریستالیزاسیون و ترک های فاز زیر جامد تقسیم کرد. اگرچه قسمتی که ترک ترمینال در آن ایجاد می شود گاهی ترمینال است، اما گاهی در فاصله 150 میلی متری از اطراف ترمینال است، گاهی ترک سطحی و گاهی ترک داخلی است و بیشتر موارد ترک های داخلی هستند که در اطراف ترمینال رخ می دهد.

می توان مشاهده کرد که ماهیت ترک ترمینال اساساً به ترک فاز زیر جامد تعلق دارد، یعنی زمانی که ترمینال جوش هنوز در حالت مایع است، اگرچه حوضچه مذاب نزدیک ترمینال جامد شده است، اما هنوز در حالت مایع قرار دارد. دمای بالا کمی پایین تر از خط جامدوس حالت مقاومت صفر، ترک ها تحت اثر تنش پیچیده جوشکاری (عمدتا تنش کششی) در ترمینال ایجاد می شوند.

لایه سطحی جوش نزدیک سطح به راحتی گرما را دفع می کند، دما نسبتاً پایین است و از قبل دارای استحکام خاصی و انعطاف پذیری عالی است، بنابراین ترک های انتهایی اغلب در داخل جوش وجود دارند و با چشم غیر مسلح نمی توان آن را پیدا کرد.

سوم اقداماتی برای جلوگیری از ترک های ترمینال

از تجزیه و تحلیل فوق در مورد علل ترک انتهایی، می توان دریافت که مهمترین اقدامات برای غلبه بر ترک های انتهایی درزهای طولی جوش قوس زیر آب عبارتند از:

1. اندازه صفحه ضربه ای قوس را به طور مناسب افزایش دهید

مردم اغلب به اندازه کافی با اهمیت صفحه ضربه قوس آشنا نیستند، فکر می کنند که عملکرد صفحه ضربه ای قوس فقط این است که دهانه قوس را به بیرون از محل جوش در هنگام بسته شدن قوس هدایت کند. به منظور صرفه جویی در فولاد، برخی از ضربه گیرهای قوس بسیار کوچک ساخته می شوند و تبدیل به "ضربه های قوس" واقعی می شوند. این شیوه ها بسیار اشتباه است. صفحه ضربه ای قوس چهار عملکرد دارد:

(1) قسمت شکسته جوش را هنگام شروع قوس و دهانه قوس را هنگامی که قوس متوقف می شود به بیرون جوش هدایت کنید.

(2) درجه مهار را در قسمت انتهایی درز طولی تقویت کنید و تنش کششی بزرگ ایجاد شده در قسمت انتهایی را تحمل کنید.

(3) میدان دمای قسمت پایانه را بهبود دهید، که برای هدایت گرما مناسب است و دمای قسمت پایانه را خیلی بالا نمی‌برد.

(4) توزیع میدان مغناطیسی را در قسمت انتهایی بهبود دهید و درجه انحراف مغناطیسی را کاهش دهید.

برای دستیابی به چهار هدف فوق، صفحه ضربه ای قوس باید اندازه کافی داشته باشد، ضخامت آن باید با جوش برابر باشد و اندازه باید به اندازه جوش و ضخامت ورق فولادی بستگی داشته باشد. برای مخازن تحت فشار عمومی، توصیه می شود که طول و عرض کمتر از 140 میلی متر نباشد.

2. به مونتاژ و جوشکاری صفحه ضربه قوس توجه کنید

جوشکاری چسبی بین صفحه قوس الکتریکی و سیلندر باید طول و ضخامت کافی داشته باشد. به طور کلی، طول و ضخامت جوش چسبنده نباید کمتر از 80 درصد عرض و ضخامت صفحه ضربه ای قوس باشد و نیاز به جوش مداوم است. نمی توان آن را به سادگی "نقطه ای" جوش داد. در دو طرف درز طولی باید از ضخامت جوش کافی برای صفحات متوسط ​​و ضخیم اطمینان حاصل شود و در صورت لزوم شیار معینی باز شود.

3. به محل جوشکاری قسمت انتهایی سیلندر توجه کنید

در حین جوشکاری چسبی پس از گرد شدن سیلندر، به منظور افزایش بیشتر درجه مهار در انتهای درز طولی، طول جوش در انتهای درز طولی نباید کمتر از 100 میلی متر باشد و باید وجود داشته باشد. ضخامت کافی جوش، و بدون ترک، عیوب مانند عدم ذوب.

4. حرارت ورودی جوشکاری را به شدت کنترل کنید

در طول فرآیند جوشکاری مخازن تحت فشار، حرارت ورودی جوشکاری باید به شدت کنترل شود. این نه تنها برای اطمینان از خواص مکانیکی اتصالات جوش داده شده است، بلکه نقش بسیار مهمی در جلوگیری از ترک دارد. اندازه جریان جوشکاری زیرپودری تأثیر زیادی بر حساسیت ترک ترمینال دارد، زیرا اندازه جریان جوش مستقیماً با میدان دما و گرمای ورودی جوشکاری مرتبط است.

5. شکل حوضچه مذاب و ضریب شکل جوش را به شدت کنترل کنید

شکل و ضریب فرم حوضچه جوش در جوشکاری زیر آب با حساسیت به ترک های جوشکاری ارتباط نزدیکی دارد. بنابراین اندازه، شکل و فرم حوضچه جوش باید به شدت کنترل شود.

چهار نتیجه گیری

ایجاد ترک های انتهایی درز طولی زمانی که از جوش قوس زیردریایی برای جوش دادن درز طولی سیلندر استفاده می شود بسیار رایج است و سال هاست که به خوبی حل نشده است. از طریق آزمایش و تجزیه و تحلیل، دلیل اصلی ایجاد ترک در انتهای درز طولی جوش قوس زیر آب، نتیجه عمل مشترک تنش کششی زیاد و میدان دمایی خاص در این قسمت است.

تمرین ثابت کرده است که اقداماتی مانند افزایش مناسب اندازه صفحه ضربه ای قوس الکتریکی، تقویت کنترل کیفی جوشکاری چسبنده و کنترل دقیق حرارت ورودی جوش و شکل جوش می تواند به طور موثر از بروز ترک در انتهای غوطه ور جلوگیری کند. جوشکاری قوس الکتریکی