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    钢板分层和焊接(火切)冷脆性开裂的区别及处理

    2019-01-16   来源:   点击数:28次 选择视力保护色: 杏仁黄 秋叶褐 胭脂红 芥末绿 天蓝 雪青 灰 银河白(默认色)   合适字体大小:
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       中国钢管信息港小编认为:导盘的驱动方式主要有液压驱动和电机驱动,因导盘本身的重量大加之穿孔时作用在导盘上的扭矩较大,所以驱动的装置的功率就得较大。采用液压驱动一般需要一个单独的液压站,投资大,维护困难;采用电机驱动方式一般用于中小机组。
      
      导盘调整主要指导盘的间距调整、高度调整和轴向调整。
      
      导盘的间距调整,一般由电机、蜗轮蜗杆组成,驱动导盘装置的底座并配以消除间隙的平衡装置;
      
      导盘的高度调整,因孔型封闭的要求,左右导盘的高度不同,调整的方式有垫片调整即直接在导盘下面加垫片和楔块调整调整即通过楔块并配以平衡装置。
      
      导盘的轴向调整,这种方式不常用。因导盘在穿孔时的接触长度比导板短,为了减小毛管尾部的椭圆度,在穿孔机的设计阶段就将导盘的中心线向后移动一些距离。后移的距离使机组大小而定,一般在30毫米以内。
      
      钢板分层与钢板火切、焊接后的冷脆性裂纹,表现形式一般相同,都为板材中部的裂纹,从使用上来讲,分层钢板必须切除,整块分层就整块摘除,局部分层可以局部摘除。钢板的冷脆性裂纹,表现的形式为中部开裂,有的人也称之为“开裂”,为方便分析,定义为“冷脆性开裂”较为妥当些,这种缺陷可以采用补救措施,用适当焊接工艺来处理,不用报废。
      
      1、钢板分层
      
      分层是钢板(坯)断面出现局部的缝隙,使钢板断面形成局部层状,是钢材中的一种致命性缺陷,钢板不得有分层,见图1。分层亦称夹层、离层,是钢材的内部缺陷。钢锭(坯)内的气泡、大块的非金属夹杂物、未完全切除的残余缩孔或发生折叠、严重的偏析均可能引起钢材的分层,而不太合理的轧制压下规程又可能使分层加剧。
      
      1 钢板分层
      
      2、钢板分层的种类
      
      根据产生原因的不同,分层所表现的部位形态也不同,有的隐藏在钢材内部,内表面与钢材表面平行或基本平行;也有的延伸到钢材表面,又在钢材表面形成沟纹状的表面缺陷。概括起来有2种形式:
      
      第1种为开口型分层。这种分层缺陷在钢材的断口上宏观就可发现,一般在钢厂和制造厂里基本上能被复检出来。
      
      第2种为封闭型分层。这种分层缺陷在钢材的断口中看不到,在制造厂内如果不进行逐张钢板100%超声波探伤,亦难以发现,它是一种处于钢板内部的封闭型分层。这种分层缺陷从冶炼厂带到制造厂,最后被加工制造成产品出厂。
      
      分层缺陷的存在使分层区钢板承受载荷的有效厚度减少,降低了与分层同方向受载的承载能力。分层缺陷的边线形状尖锐,对应力作用非常敏感,会引起严重的应力集中。在运行过程中若有反复的加载、卸载、升温、降温,就会在应力集中区形成很大的交变应力,以致造成应力疲劳。
      
      3、冷裂纹的评估方法
      
      3.1  碳当量法----评估钢材冷裂纹倾向
      
      中国钢管信息港小编认为:由于焊接热影响区的淬硬及冷裂纹倾向与钢种的化学成分有关,所以利用化学成分间接地评估钢材冷裂纹的敏感性。把钢中合金元素的含量按其作用换算成碳的相当含量,作为粗略评定钢材冷裂倾向的一种参数指标,即碳当量法。对于低台金钢的碳当量法,国际焊接学会(IIW)推荐公式:Ceq(IIW)=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15,
      
      根据公式计算碳当量的数值越大,被焊钢材的淬硬倾向就越大,热影响区越易产生冷裂纹。因此可以用碳当量的大小来评定钢材焊接性的优劣,并按焊接性的优劣提出防止产生焊接裂纹的最佳工艺条件。
      
      当使用国际学会推荐的公式时,若Ceq(IIW)<0.4%,则淬硬倾向不大,焊接性良好,焊前不需要预热;若Ceq (IIW)=0.4%~0.6%,尤其是大于0.5%时,钢材易淬硬.说明焊接性已变差,焊时需预热才能防止焊接裂纹,随板厚增大预热温度要相应提高。
      
      3.2  焊接冷裂纹敏感指数
      
      低合金高强钢焊接时产生冷裂纹的原因除化学成分外,还有熔敷金属中扩散氢含量、接头的拘束应力等,日本伊藤等人采用斜Y形坡口铁研试验对200多个钢种做了大量试验提出了由化学成分、扩散氢和拘束度(或板厚)所建立的冷裂纹敏感指数等公式,并用冷裂纹敏感性指数来确定防止冷裂纹所须的焊前预热温度。一般认为,下述公式可用于碳含量不大于0.16%、抗拉强度为400~900MPa的低合金高强度钢。
      
      Pcm=C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Ni/60+Cr/20+Mo/15+V/10+5B  (%);
      
      Pc=Pcm+[H]/60+t/600(%)
      
      To=1440Pc-392   (℃)
      
      式中: [H]——采用日本JIS 3113标准测定的熔敷金属扩散氢含量(ml/100g);
      
      t——板厚(mm);To——最低焊前预热温度(℃)。
      
      计算出该厚度钢板的焊接冷裂纹敏感性指数Pc,和不裂的最低焊前预热温度To约为多少度。计算结果To≥50℃时,该钢板具有一定的焊接冷裂纹敏感性,要进行预热。
      
      4、大型构件冷脆性“开裂”的修复
      
      钢板焊接完成以后,某块钢板某部分开裂了,说是“分层”了, 裂纹的形貌。焊接专家认为修复工艺定义为“钢板Z向裂纹的焊补工艺”为妥些。由于构件很大,将此钢板拆下,工作量大,再重新焊接一块,极有可能整个构件发生变形,整个构件要报废,损失很大。
      
      4.1、Z向裂纹发生原因及防止措施
      
      由于切割、焊接产生的Z向裂纹属冷裂。钢板硬度及厚度越大,出现Z向裂纹几率就越高。如何避免其发生,最佳方法是切割、焊接之前进行预热,预热的温度取决于钢板的等级和厚度。预热可以通过切割枪、电子履带加热垫进行,应当在加热点的背面测量所需的温度。(注:要使整个钢板切割截面均匀受热,以免接触热源的区域出现局部过热的现象)采用预热,可降低切割、焊接产生Z向裂纹的几率。推荐各厚度预热温度及切割速度如下表:
      
      钢级
      
      厚度
      
      预热温度
      
      Q345~Q(S)890等
      
      10-30
      
      100℃
      
      30-49.9
      
      150℃
      
      50-70
      
      175℃
      
      4.2、返修工艺
      
      1、先用角磨机将裂纹处磨到看不见裂纹后,将补焊处周围预热到100℃左右再采用CO2焊(药芯焊丝最佳)。焊完第一层,立即用圆锥锤敲击焊缝,然后进行下面各层的焊接,做到每焊完一层都要用锤敲击焊缝。保证层间温度≤200℃。
      
      2、裂纹比较深的话,将补焊处周围预热到100℃左右,立即采用碳弧气刨清根,再用角磨机打磨直至露出金属光泽,(如果补焊处温度不到100℃,要重新进行预热)然后焊接。
      
      3、焊完后,用硅酸铝棉或石棉将焊缝保温,保温时间≥2小时。
      
      4、为保险起见对修复部位进行超声波探伤。
      
      由于顶杆很长且直径较小,因此顶杆的刚度较差。为了增加顶杆刚度和防止顶杆在穿孔过程中的抖动,在穿孔机的后台设置定心辊装置。老式穿孔机因毛管较短,定心辊的数目一般为3~4架,随着毛管长度的增加现代的穿孔机定心辊数目为6~7架。
      
      每一台定心辊装置有三个互为1200布置定心辊组成,1个上定心辊和2个下定心辊。
      
      在轧制过程中定心辊的另外作用是:
      
      1)   当毛管未接近定心辊时,三个定心棍将顶杆抱住,并随顶杆而转动。作用是使顶杆轴线始终保持在轧制线上,不至于因弯曲而产生甩动;
      
      2)   当毛管接近定心辊时,上下定心辊同时打开一定距离(小打开位置),使毛管进入三个定心辊之间,毛管就在三个定心辊中旋转前进,起导向的作用;
      
      3)   当一只毛管完全穿透之后,上定心辊向上抬起一个较大的距离(大打开位置),布置在定心辊之间的升降辊同时将毛管托住。
      
      定心辊的驱动最早是由气缸完成的,使用在小机组上。后来被液压缸代替。
      
      定心辊小打开的间距需要根据毛管直径的变化而调整,调整距离指导向毛管时三个辊的距离,距离的大小为毛管直径加毛管跳动量,毛管的跳动量一般为8~12毫米左右,薄壁管可以取上限,厚壁管取下限。
      
      小打开位置调整一般通过调整丝杠来限制液压缸的行程,最新型的液压缸缸体内带有位置检测装置,调整行程只需在调整终端上修改数值即可,具有简单、安全、快捷的优点。
      
      第一架三辊定心辊的位置大多放置在机架以外,为了减小顶杆的悬臂长度及毛管头部的壁厚不均,最新的设计机组将第一架三辊定心辊伸入到机架内或者在机架内设立四辊或三辊式的定心装置。中国钢管信息港小编认为
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