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焊管的焊縫余高過大的危害

焊趾處易形成應(yīng)力腐蝕裂紋

對接接頭的應(yīng)力集中主要是焊縫余高引起的，對接接頭的焊縫，其焊趾處的應(yīng)力最大。

應(yīng)力集中系數(shù)的大小取決于焊縫余高h(yuǎn)、焊趾處夾角θ和轉(zhuǎn)角半徑r。焊縫余高h(yuǎn)增加,則θ角增加,r值減小,會使應(yīng)力集中系數(shù)增大。

焊縫的余高愈大,應(yīng)力集中程度愈嚴(yán)重,焊接接頭的強(qiáng)度反而會降低。焊后削平余高,只要不低于母材,減少應(yīng)力集中,有時反而可以提高焊接接頭的強(qiáng)度。

外焊縫余高大，不利于防腐

作業(yè)時如采用環(huán)氧樹脂玻璃布進(jìn)行防腐,外焊縫余高大,將使焊趾處不易壓牢。同時,焊縫越高則防腐層就越應(yīng)加厚,因標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定防腐層的厚度是以外焊縫的頂點為基準(zhǔn)測算的,這就加大了防腐成本。

螺旋埋弧焊時往往容易出現(xiàn)“魚脊背形”的外焊縫,這就更難保證防腐的質(zhì)量。因此,調(diào)整好焊頭的空間位置和焊接規(guī)范,減少或消除“魚脊背形”的外焊縫也是很重要的。

外焊縫余高大，影響水壓擴(kuò)徑后的管形

直縫埋弧焊管在水壓擴(kuò)徑時,是通過內(nèi)腔與鋼管擴(kuò)徑尺寸一致的左、右2部分外模將鋼管包住的。因此,焊縫的余高過大,在擴(kuò)徑時焊縫承受的剪應(yīng)力就大,焊縫兩側(cè)就易出現(xiàn)“小直邊”現(xiàn)象。

但經(jīng)驗證明,當(dāng)外焊縫的余高控制在2mm左右時,水壓擴(kuò)徑時不會出現(xiàn)“小直邊”現(xiàn)象,管形不會受到影響。這是因為外焊縫的余高小,焊接接頭所承受的剪應(yīng)力也小。只要這種剪應(yīng)力在彈性變形范圍內(nèi),卸載后產(chǎn)生回彈,管子就會恢復(fù)原狀。

內(nèi)焊縫余高大，增加輸送介質(zhì)的能源損失

輸送用埋弧焊管內(nèi)表面若未做涂層防腐處理時,其內(nèi)焊縫的余高大,則對輸送介質(zhì)的摩擦阻力也大,由此將使輸送管線的能耗增加。

2焊縫余高的控制措施

壁厚較大的鋼管應(yīng)開坡口

對于壁厚大于14.3mm的鋼管,應(yīng)開X形坡口并預(yù)焊。如預(yù)焊條件不成熟,則應(yīng)在內(nèi)焊后用氣刨清根,或砂輪自動磨削清根,或銑削清根等方法,將外焊縫在未焊之前加工成U形槽再進(jìn)行焊接。

調(diào)整好焊接線能量

檢查焊接線能量是否合適,一般用焊接接頭的酸蝕樣來檢查。一是檢查內(nèi)外焊縫的重合量的程度,二是檢查焊道腰部的寬窄。對重合量的規(guī)定一般是大于1.5mm,但筆者認(rèn)為內(nèi)外焊縫的重合量以1.3～3.0mm較合適,若超過3.0mm就說明線能量大了。

線能量大,不僅僅是熔深大,而且焊縫余高也大,如不開坡口或U形槽,焊縫余高就更大。這是因為焊接線能量越大,單位時間內(nèi)熔化的焊絲必然增加。對于高強(qiáng)鋼,焊接的線能量更應(yīng)嚴(yán)格控制。焊接高強(qiáng)度鋼板時,為了降低每層的線能量,一般采用多道焊(2道以上),且應(yīng)使焊縫的形狀系數(shù)在1.3～2.0 mm內(nèi)。

多絲焊時宜采用較細(xì)的前絲

采取多絲焊時,如原外焊三絲直徑的匹配是4mm+3.2mm+3.2mm(DC-AC-AC),則前絲改為Ф3.2mm較好。因為在采用相同電流的情況下,使用Ф3.2mm的焊絲比使用Ф4mm的焊絲熔深大。也就是說,前絲采用Ф3.2mm的焊絲,即便降低一些線能量,也可以達(dá)到采用Ф4mm時同樣的熔深效果,這是因細(xì)絲比粗絲的電流密度大所致。

經(jīng)驗證明,在其他條件不變的情況下,采用Ф3.2mm的前絲要比Ф4 mm的前絲熔深大20%左右。這在外焊不開坡口或不刨凹槽時所減少的外焊縫余高效果更明顯。

但是,當(dāng)焊接壁厚大于14.3mm的鋼管而需要前絲電流在1000A左右時,應(yīng)采用Ф4 mm的前絲,否則就可能影響到電弧的穩(wěn)定燃燒。

螺旋焊必須調(diào)整好內(nèi)外焊頭的位置

螺旋埋弧焊管在內(nèi)焊時應(yīng)調(diào)整好內(nèi)焊頭的位置,盡量減少或消除“馬鞍形”內(nèi)焊縫;在外焊時,也應(yīng)調(diào)整焊頭的空間位置,盡量減少或消除“魚脊背形”的外焊縫,這主要是靠對外焊焊點的偏中心值調(diào)整來實現(xiàn)。不同口徑的螺旋焊管,其外焊焊點的偏中心值是不同的。

3注意事項

(1)對于埋弧焊管的對接焊縫,一是余高要小,二是要使焊縫圓滑過渡以及焊縫的轉(zhuǎn)角半徑要大,否則在焊縫應(yīng)力集中部位的焊趾處就會產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕裂紋。埋弧焊縫的余高控制在2.5mm以下較為合適。

(2)螺旋埋弧焊管在內(nèi)焊時,要精心調(diào)整好內(nèi)外焊縫的空間位置,使其內(nèi)焊縫盡量減少和避免出現(xiàn)“馬鞍形”,外焊縫不出現(xiàn)“魚脊背形”。建議在制定輸送用螺旋焊管標(biāo)準(zhǔn)時,對內(nèi)焊縫的“馬鞍形”應(yīng)有相應(yīng)的規(guī)定。