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压力容器焊接外部测试的有关分析

作者:admin来源:中国压力容器网 日期:2011-12-29 14:58:06 人气: 标签:

  焊缝高度低于母材,承载截面积减小,削弱了强度。但焊缝过高于母材,截面突变,容易引起应力集中。理论上余高可以增大焊缝截面承受载荷的能力,但余高过大,将会引起应力集中或疲劳寿命下降。实践证明,焊缝余高并不能起到多大的加强作用,而实质上是有害无益的,并把过多的熔敷金属(焊条)堆积在焊缝上,浪费材料,造成变形,极不经济。把焊缝表面打磨与母材齐平,既能保证焊缝强度又能减少应力集中,是一种最理想的加工工艺。但由此带来的制造成本就会高昂很多。在权衡经济利益条件下,设备生产制造时一般都会保留有余高,但其必须控制在规定的合格范围内。

  对于焊缝余高,可以通过编制科学、合理的工艺,以优化焊缝余高。以T形接头焊缝余高为例(如所示)。T形焊接接头采用(a)结构,余高e太高,使θ角增加,焊缝外形不光滑,余高与母材相交处截面突变,应力分布比较复杂,特别是焊缝根部和趾部都有较大的应力集中;而采用(b)结构开坡口并焊透,则外形尺寸有很大改善,大大降低T形接头应力集中,又可节约人力物力,降低成本,提高经济效益。

  裂纹的出现,明显减少承载截面积,而且裂纹端部形成尖锐的缺口,是应力高度集中部位,并且裂纹端部很容易扩展导致破坏。因此,裂纹在锅炉压力容器中是绝不允许存在的。

  表面夹渣的清理工作,是十分必要的,但往往容易被轻视。曾在一家制造企业产品监检时,有一台有机热载体炉进行水压试验,最初并没有发现渗漏等任何异常情况。后发现烟管与锅壳焊接连接角焊缝处,有夹渣残留在焊缝表面,要求工人对夹渣进行清理。当工人边清理时,能丝丝感觉到有细微的水喷射到手上。在不借助任何检验工具的情况下,用肉眼无法观察到该处有水束喷射出。后用手电对该处进行照射,发现一条极细的的水束喷出,并呈现出微弱的亮光。在夹渣完全清除后,该处明显发现有水渗漏。假若设备由于外观表面未能清理彻底,而导致其他缺陷未能检出,在使用单位投入运行后,特别是设备盛装的是易燃、有毒的介质,将会给安全使用埋下隐患。

  气孔同样会降低焊接结构的强度,其主要原因是缺陷减小了结构承载截面积,并且在缺陷边缘处产生了应力集中。在高应力集中部位,可能会使气孔缺陷边缘处开裂,逐渐扩展为裂纹,使应力集中变得更加严重。

  咬边及其他表面质量,应符合设计图样和有关法规标准的规定咬边不但使母材金属减薄,还会在母材和焊缝处形成几何不连续,从而形成应力集中,使得焊缝强度降低。常常是由于焊接电流过大,而焊条(焊剂)运动过快而造成的。如果母材厚度能满足强度要求,则可以将咬边处打磨至圆滑过渡,以消除应力集中。

  对于压力容器,用标准抗拉强度下限值σb>540 MPa的钢材及Cr- Mo低合金钢材和不锈钢材制造的容器以及焊接接头系数φ取为1的容器,其焊缝表面不得有咬边。其他容器焊缝表面的咬边深度不得大于0.5 mm,咬边连续长度不得大于100 mm,焊缝两侧咬边的总长不得超过该焊缝长度的10 %.

  对于,锅筒(锅壳)、炉胆和集箱的纵、环缝及封头(管板)的拼接焊缝无咬边,其余焊缝咬边深度不超过0.5 mm,管子焊缝两侧咬边总长度不超过管子周长的20 %且不超过40 mm.

  承压设备焊接接头外观质量的控制措施(1)制造企业要建立一个严密、高效、协调的质量保证体系,保证所制造的设备符合法规、标准要求;(2)制造单位必须对材料加以严格控制,材料进厂要核对材料生产厂(或材料供应商)提供的材质证明文件(或有效复印件)校核,材料的各项指标,应符合相应的材料标准,若有对材料性能指标质疑时,还需进行必要的材料复验。

  (3)焊接前,要根据图样的技术要求、焊接规程及焊接工艺评定,制订焊接工艺。焊工(必须已取得与相应焊接项目的合格证)须严格按照焊接工艺卡进行施焊。

  (4)对每一台锅炉、压力容器,制造厂都应编制一套完整、科学的工艺文件,指导生产,在生产制造过程中,要严格执行已制订的工艺文件,提高效率,保证产品质量。并制订控制点和停止点,每道工序完成后,操作者和检验员都应要在工艺流转卡上签字认可,做到工艺卡随产品流转,一同进入下一道工序。假若在某一道工序检验不合格时,绝不允许产品流入到下一道工序。

  就目前国内特种设备制造情况而言,有相当部分制造企业并没有对焊接接头外观检验采取足够的重视。外观质量检验合格后,方可进行无损检测,这样不仅可以提高内部缺陷的检出率,而且还可以提高缺陷判定的正确率;另外,外观缺陷同样可能是特种设备发生破坏或者爆炸事故的根源,由此引起的事故也屡见不鲜。因此,焊接接头外观质量的检查是非常重要的,是检验内部缺陷的前提工作,也是保证设备质量及以后安全使用的一个重要环节。

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