در ساخت مخازن تحت فشار، زمانی که از جوش زیردریایی برای جوش دادن جوش طولی سیلندر استفاده می شود، ترک ها اغلب در انتهای جوش طولی یا نزدیک به آن ایجاد می شوند (که از این پس به آن ترک های انتهایی گفته می شود).
بسیاری از افراد این موضوع را مطالعه کرده اند و فکر می کنند دلیل اصلی ترک 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 محوری عمودی تغییر شکل باز؛
در فرآیند نورد، ساخت و مونتاژ، سیلندر همچنین دارای استرس سخت کاری سرد و استرس مونتاژ است. در طول فرآیند جوشکاری، به دلیل مهار جوش موقعیت یابی ترمینال و صفحه برخورد قوس، کشش زیادی در انتهای جوش ایجاد می شود. استرس؛
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 در انتهای جوش کاهش یافته و نیروی مهار کاهش می یابد، به طوری که جوش فلزی که به تازگی در انتهای جوش جامد شده است کاهش می یابد. ترک های انتهایی به دلیل تنش کششی زیاد ایجاد می شوند.
بر اساس تحلیل فوق از دلایل، دو راه حل پیشنهاد می شود:
یکی افزایش عرض صفحه ضربه ای قوس برای افزایش نیروی اتصال آن است.
دوم استفاده از صفحه راه انداز قوس دار مهاری الاستیک شکاف دار است.
با این حال، پس از انجام اقدامات متقابل فوق در عمل، مشکل به طور موثر حل نشده است:
به عنوان مثال، اگرچه از صفحه احتراق قوس مهار الاستیک استفاده می شود، ترک انتهایی جوش طولی همچنان ایجاد می شود، و ترک انتهایی اغلب زمانی رخ می دهد که ضخامت جوش کوچک باشد، سفتی کوچک باشد و بدنه سیلندر به زور مونتاژ شود.
با این حال، هنگامی که یک صفحه آزمایش محصول در قسمت توسعه یافته جوش طولی سیلندر وجود دارد، اگرچه وضعیت جوشکاری چسبی مانند حالت بدون صفحه آزمایش محصول است، درز طولی به ندرت برای ایجاد ترک های انتهایی ایجاد می شود.
پس از آزمایش‌ها و تحلیل‌های مکرر، مشخص شد که ایجاد ترک‌های انتهایی درز طولی نه تنها به تنش کششی بزرگ اجتناب‌ناپذیر در جوش پایانه مربوط می‌شود، بلکه به چندین دلیل بسیار مهم دیگر نیز مرتبط است.
یکی تجزیه و تحلیل علل ترک های ترمینال
1. تغییرات در میدان دمای 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 پیلوت قوس بسیار کوچکتر از سیلندر است، ظرفیت حرارتی آن نیز بسیار کوچکتر است و صفحه پیلوت قوس الکتریکی و سیلندر فقط با جوشکاری چسبنده به هم متصل می شوند، بنابراین اکثر آنها را می توان ناپیوسته در نظر گرفت.
بنابراین، شرایط انتقال حرارت جوش پایانه بسیار نامناسب است، در نتیجه دمای موضعی قطعه افزایش می‌یابد، شکل حوضچه مذاب تغییر می‌کند، عمق نفوذ نیز افزایش می‌یابد و زمان ماندن حوضچه مذاب نیز افزایش می‌یابد. در دمای بالا نیز طولانی تر خواهد شد. سرعت انجماد حوضچه مذاب کاهش می‌یابد، به‌ویژه زمانی که اندازه صفحه احتراق قوس الکتریکی خیلی کوچک باشد و جوش بین صفحه احتراق قوس و سیلندر خیلی کوتاه یا خیلی نازک باشد.
2. تأثیر حرارت ورودی جوشکاری
از آنجایی که ورودی گرمای جوشکاری مورد استفاده در جوشکاری زیرپودری اغلب بسیار بزرگتر از سایر روشهای جوشکاری است، عمق نفوذ زیاد است، مقدار فلز ته نشین شده زیاد است و توسط یک لایه شار پوشانده شده است، بنابراین حوضچه مذاب بزرگ است و سرعت انجماد حوضچه مذاب و سرعت سرد شدن جوش نسبت به سایر روش های جوش کندتر است و در نتیجه دانه های درشت تر و جداسازی جدی تری ایجاد می شود که شرایط فوق العاده مطلوبی را برای ایجاد ترک های داغ ایجاد کرده است.
علاوه بر این، انقباض جانبی درز جوش بسیار کمتر از دهانه شکاف است، به طوری که نیروی کششی جانبی قسمت انتهایی بیشتر از سایر روش های جوشکاری است. این امر به ویژه در مورد صفحات متوسط اریب دار و صفحات نازک تر بدون اریب صدق می کند.
3. موقعیت های دیگر
اگر مونتاژ اجباری وجود داشته باشد، کیفیت مونتاژ الزامات را برآورده نمی کند و محتوای ناخالصی هایی مانند S و P در فلز پایه بیش از حد بالا و جدایی است که منجر به ایجاد ترک نیز می شود.
دو: ماهیت ترک های ترمینال
ترک های ترمینال با توجه به ماهیت خود به ترک های گرم تعلق دارند و ترک های گرم را می توان با توجه به مراحل تشکیل به ترک های کریستالی و ترک های زیر جامد تقسیم کرد. اگرچه قسمتی که ترک ترمینال در آن ایجاد می شود گاهی ترمینال است، گاهی در 150 میلی متر از ناحیه اطراف ترمینال، گاهی ترک سطحی است، گاهی اوقات یک ترک داخلی است و بیشتر موارد ترک های داخلی اطراف ترمینال است.
می توان دید که ماهیت ترک ترمینال اساساً یک ترک زیر جامد است، یعنی زمانی که ترمینال جوش هنوز در حالت مایع است، اگرچه حوضچه مذاب نزدیک ترمینال جامد شده است، اما هنوز در دمای بالایی قرار دارد. کمی زیر جامدادی در حالت استحکام 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، درجه حرارت نسبتاً پایین است و دارای استحکام خاصی و انعطاف پذیری عالی است، بنابراین ترک انتهایی اغلب در داخل جوش وجود دارد و با چشم غیر مسلح قابل تشخیص نیست.
سه 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 پیلوت قوس را به درستی افزایش دهید
مردم اغلب به اندازه کافی با اهمیت صفحه ضربه قوس آشنا نیستند، فکر می کنند که عملکرد صفحه ضربه قوس فقط هدایت دهانه قوس در هنگام بسته شدن قوس به بیرون جوش است. برخی به منظور صرفه جویی در فولاد، صفحه پیلوت قوس الکتریکی را بسیار کوچک می کنند و به یک "صفحه پیلوت قوس" واقعی تبدیل می شوند. این شیوه ها بسیار اشتباه است. صفحه احتراق قوس الکتریکی چهار عملکرد دارد:
(1) قسمت شکسته جوش را در هنگام برخورد قوس و دهانه قوس را در حین بسته شدن قوس به قسمت بیرونی جوش هدایت کنید.
(2) مهار قسمت انتهایی درز طولی را تقویت کنید و تنش کششی بزرگ ایجاد شده توسط 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) بهبود توزیع میدان مغناطیسی در ترمینال و کاهش درجه انحراف مغناطیسی.
برای دستیابی به چهار هدف فوق، صفحه ضربه ای قوس باید اندازه کافی داشته باشد و ضخامت آن باید با ضخامت جوش برابر باشد. اندازه باید با توجه به اندازه جوش و ضخامت ورق فولادی تعیین شود. برای مخازن تحت فشار عمومی، توصیه می شود که طول و عرض آن کمتر از 140 میلی متر نباشد.
2. به مونتاژ و جوشکاری چسبی صفحه احتراق قوس الکتریکی توجه کنید
جوشکاری چسبی بین صفحه پیلوت 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 پیلوت قوس باشد و نیاز به جوش مداوم است. امکان ندارد به سادگی جوشکاری "لکه ای" انجام شود. در دو طرف درز طولی باید ضخامت جوش کافی برای صفحه متوسط و سنگین تضمین شود و در صورت لزوم شیار معینی باز شود.
3. به جوشکاری چسبی قسمت انتهایی سیلندر توجه کنید
به منظور افزایش بیشتر مهار انتهای درز طولی در حین جوشکاری چسبی پس از گرد شدن سیلندر، طول جوش در انتهای درز طولی نباید کمتر از 100 میلی متر باشد و ضخامت جوش باید کافی باشد. ، و نباید ترک خورده باشد، عیوب مانند عدم همجوشی.
4. حرارت ورودی جوشکاری را به شدت کنترل کنید
در طی فرآیند جوشکاری مخازن تحت فشار، حرارت ورودی جوشکاری باید به شدت کنترل شود که نه تنها برای اطمینان از خواص مکانیکی اتصالات جوش داده شده است، بلکه نقش بسیار مهمی در جلوگیری از بروز ترک دارد. بزرگی جریان جوشکاری جوشکاری زیرپودری تأثیر زیادی بر حساسیت ترک پایانه دارد، زیرا بزرگی جریان جوشکاری مستقیماً با میدان دما و مقدار حرارت ورودی جوشکاری مرتبط است.
5. شکل حوضچه مذاب و ضریب تشکیل درز جوش را به شدت کنترل کنید.
شکل حوضچه جوش و ضریب شکل گیری جوش زیر آب با حساسیت ترک های جوش ارتباط نزدیکی دارد. بنابراین اندازه، شکل و ضریب شکل دهی حوضچه جوش نیز باید به شدت کنترل شود.
چهار نتیجه گیری
ایجاد ترک های انتهایی درز طولی زمانی که از جوش قوس زیر آب 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 ترک انتهایی درز طولی جوش قوس زیردریایی به دلیل تنش کششی زیاد و میدان دمایی خاص در این قسمت است که حاصل اثر ترکیبی این دو است.
تمرین ثابت کرده است که اقداماتی مانند افزایش مناسب اندازه صفحه احتراق قوس الکتریکی، تقویت کنترل کیفی جوشکاری چسبناک و کنترل دقیق مقدار حرارت ورودی جوش و شکل جوش می‌تواند به طور موثر از بروز ترک‌های پایانه در زیر آب جلوگیری کند. جوشکاری قوس الکتریکی
