一、概述

 

　　在壓力容器制造中，當(dāng)采用埋弧焊焊接簡(jiǎn)體縱焊縫時(shí)，經(jīng)常會(huì)在縱焊縫的端部或靠近端部處產(chǎn)生裂紋(以下簡(jiǎn)稱終端裂紋)。對(duì)此問(wèn)題已有不少人進(jìn)行了研究，認(rèn)為產(chǎn)生終端裂紋的主要原因是當(dāng)焊接電弧接近縱焊縫終端時(shí)，焊縫在沿軸向膨脹變形的同時(shí)，還伴隨有垂直軸向方向的橫向張開(kāi)變形；而筒體在卷制及制作裝配過(guò)程中也存在著冷作硬化應(yīng)力和組裝應(yīng)力；在焊接過(guò)程中，因終端定位焊縫及引弧板的拘束作用，在焊縫終端產(chǎn)生較大的拉伸應(yīng)力；當(dāng)電弧移動(dòng)到終端定位焊縫和引弧板上時(shí)，由于該部位受熱膨脹變形，使焊縫終端的橫向拉仲應(yīng)力得到松弛，拘束力減小，便使焊縫終端剛剛凝固的焊縫金屬受到較大的拉應(yīng)力而形成終端裂紋。

 

　　根據(jù)上述原因分析提出了兩項(xiàng)解決的對(duì)策：一是增加引弧板的寬度以增加其拘束力；二是采用開(kāi)槽的彈性拘束引弧板。但是我們?cè)趯?shí)踐中采取上述對(duì)策后，問(wèn)題還是沒(méi)有得到有效解決：如雖然采用了彈性拘束引弧板，但仍然會(huì)產(chǎn)生縱焊縫的終端裂紋，且在焊接厚度較小，鋼性較小而經(jīng)強(qiáng)制裝配的簡(jiǎn)體時(shí)也常有終端裂紋發(fā)生等；然而，當(dāng)在簡(jiǎn)體縱焊縫的延長(zhǎng)部位帶有產(chǎn)品試板時(shí)，雖然定位焊等情況與未帶產(chǎn)品試板時(shí)相同，卻很少產(chǎn)生縱縫產(chǎn)生終端裂紋。經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)和分析，我們認(rèn)為縱縫終端裂紋的產(chǎn)生，雖然與終端焊縫處不可避免地存在著較大的拉伸應(yīng)力有關(guān)，同時(shí)還與其他幾個(gè)極為重要的原因有關(guān)。

 

二、終端裂紋產(chǎn)生的原因分析

 

1.終端焊縫部位溫度場(chǎng)的變化

 

　　埋弧焊焊接時(shí)，當(dāng)焊接熱源靠近縱焊縫的終端部位時(shí)，焊縫端部正常的溫度場(chǎng)將發(fā)生變化，越靠近終端其變化越大。因?yàn)橐“宓某叽邕h(yuǎn)比筒體小，其熱容量也小得多，而引弧板與筒體之間只靠定位焊連接，故可視為大部分不連續(xù)。所以終端焊縫部位的傳熱條件是很差的，致使該部位局部溫度升高，熔池形狀發(fā)生變化，熔深也將隨之變大，同時(shí)熔池在高溫下停留的時(shí)間也變長(zhǎng)，熔池凝固的速度變慢，尤其當(dāng)引弧板尺寸過(guò)小，引弧板與簡(jiǎn)體之間的定位焊縫過(guò)短、過(guò)薄時(shí)更為顯著。

 

2.焊接熱輸入量的影響

 

　　由于埋弧焊所采用的焊接熱輸入量往往比其他焊接方法要大得多，因而熔深大，熔敷金屬量大，且有焊劑層的覆蓋，所以熔池大，熔池凝固的速度和焊縫冷卻速度都比其他焊接方法要慢，致使品粒較粗大，偏析較嚴(yán)重，這些都為熱裂紋的產(chǎn)生創(chuàng)造了極為有利的條件。另外，且焊縫的橫向收縮量遠(yuǎn)比問(wèn)隙的張開(kāi)量要小，使終端部位的橫向拉伸力比其他焊接方法要大。這對(duì)開(kāi)坡口的中厚板和不開(kāi)坡口的較薄板尤為顯著。

 

3.其他情況

 

　　如存在強(qiáng)制裝配，裝配質(zhì)量不符合要求，母材中的S、P等雜質(zhì)的含量偏高及偏析，也都會(huì)導(dǎo)致裂紋的產(chǎn)生。

 

三、終端裂紋的性質(zhì)

 

　　終端裂紋按其性質(zhì)屬于熱裂紋，而熱裂紋按其形成的階段又可分為結(jié)晶裂紋和亞固相裂紋。雖然終端裂紋形成的部位有時(shí)為終端、有時(shí)為距終端附近地區(qū)150mm。范圍內(nèi)，有時(shí)為表面裂紋，有時(shí)為內(nèi)部裂紋，而大多數(shù)情況是發(fā)生在終端附近的內(nèi)部裂紋。由此可見(jiàn)，終端裂紋的性質(zhì)基本上屬于亞固相裂紋，也即在焊縫終端尚處于液態(tài)時(shí)，在靠近終端附近的熔池雖已凝固，但仍處于稍低于固相線以下的高溫零強(qiáng)度狀態(tài)，在終端復(fù)雜的焊接應(yīng)力(主要為拉伸應(yīng)力)的作用下產(chǎn)生裂紋，而靠近表面的焊縫表層因易于散熱，溫度相對(duì)較低，并已具有一定強(qiáng)度且塑性極好，故終端裂紋往往存在于焊縫內(nèi)部而不能用肉眼發(fā)現(xiàn)。

 

四、預(yù)防措施

 

　　從上述終端裂紋產(chǎn)生原因分析可見(jiàn)，要克服埋弧焊縱縫終端裂紋最重要的措施是：

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