Trong chế tạo bình chịu áp lực, khi hàn hồ quang chìm dùng để hàn mối hàn dọc của trụ, các vết nứt (sau đây gọi là vết nứt đầu) thường xuất hiện tại hoặc gần đầu mối hàn dọc.
Nhiều người đã tiến hành nghiên cứu về vấn đề này và cho rằng nguyên nhân chính gây ra các vết nứt ở đầu mối hàn là khi hồ quang hàn đến gần đầu mối hàn dọc, mối hàn giãn nở và biến dạng theo phương dọc trục, đồng thời kèm theo lực căng ngang trong hướng dọc và hướng trục. biến dạng mở;
Thân xi lanh còn có ứng suất làm cứng nguội và ứng suất lắp ráp trong quá trình cán, chế tạo và lắp ráp; Trong quá trình hàn, do sự hạn chế của mối hàn định vị đầu cuối và tấm đánh hồ quang, ở cuối ứng suất hàn sẽ tạo ra một độ giãn lớn;
Khi hồ quang di chuyển đến mối hàn định vị đầu cuối và tấm đánh hồ quang, do sự giãn nở nhiệt và biến dạng của bộ phận này, ứng suất kéo ngang của đầu mối hàn bị giãn ra và lực liên kết giảm đi, do đó kim loại mối hàn chỉ đông đặc ở đầu mối hàn Các vết nứt ở đầu mối hàn được hình thành do ứng suất kéo lớn.
Dựa trên việc phân tích các nguyên nhân trên, hai biện pháp đối phó được đề xuất:
Một là tăng chiều rộng của tấm chắn hồ quang để tăng lực liên kết của nó;
Thứ hai là sử dụng tấm chắn vòng cung hạn chế đàn hồi có rãnh.
Tuy nhiên, sau khi áp dụng các biện pháp đối phó trên vào thực tế, vấn đề vẫn chưa được giải quyết một cách hiệu quả:
Ví dụ, mặc dù sử dụng tấm chắn hồ quang hạn chế đàn hồi nhưng các vết nứt ở đầu của mối hàn dọc vẫn sẽ xảy ra và các vết nứt ở đầu thường xảy ra khi hàn xi lanh có độ dày nhỏ, độ cứng thấp và lắp ráp cưỡng bức;
Tuy nhiên, khi có tấm kiểm tra sản phẩm ở phần mở rộng của mối hàn dọc của xi lanh, mặc dù mối hàn dính và các điều kiện khác giống như khi không có tấm kiểm tra sản phẩm, nhưng có rất ít vết nứt ở đầu mối nối dọc.
Sau nhiều lần kiểm tra và phân tích, người ta nhận thấy rằng việc xuất hiện các vết nứt ở cuối đường hàn dọc không chỉ liên quan đến ứng suất kéo lớn không thể tránh khỏi ở mối hàn cuối mà còn liên quan đến một số nguyên nhân cực kỳ quan trọng khác.
Đầu tiên. Phân tích nguyên nhân gây ra vết nứt đầu cuối
1. Thay đổi trường nhiệt độ tại điểm hàn cuối
Trong quá trình hàn hồ quang, khi nguồn nhiệt hàn ở gần đầu mối hàn dọc thì trường nhiệt độ bình thường ở đầu mối hàn sẽ thay đổi, càng gần đầu mối hàn thì sự thay đổi càng lớn.
Do kích thước của tấm đánh hồ quang nhỏ hơn nhiều so với xi lanh nên khả năng chịu nhiệt của nó cũng nhỏ hơn nhiều và mối liên hệ giữa tấm đánh hồ quang và xi lanh chỉ bằng hàn dính nên có thể coi là hầu như không liên tục. .
Do đó, điều kiện truyền nhiệt của mối hàn cuối rất kém khiến nhiệt độ cục bộ tăng lên, hình dạng của bể nóng chảy thay đổi và độ sâu thâm nhập cũng tăng theo. Tốc độ đông đặc của bể nóng chảy chậm lại, đặc biệt khi kích thước của tấm chắn hồ quang quá nhỏ và mối hàn dính giữa tấm hồ quang và xi lanh quá ngắn và quá mỏng.
2. Ảnh hưởng của nhiệt đầu vào hàn
Do nhiệt đầu vào hàn được sử dụng trong hàn hồ quang chìm thường lớn hơn nhiều so với các phương pháp hàn khác, độ sâu thâm nhập lớn, lượng kim loại lắng đọng lớn và được bao phủ bởi lớp từ thông nên vũng nóng chảy lớn và tốc độ đông đặc của bể nóng chảy lớn. Tốc độ nguội của đường hàn và đường hàn chậm hơn so với các phương pháp hàn khác dẫn đến hạt thô hơn và sự phân tầng nghiêm trọng hơn, tạo điều kiện cực kỳ thuận lợi cho việc hình thành các vết nứt nóng.
Ngoài ra, độ co ngót bên của mối hàn nhỏ hơn nhiều so với độ hở của khe hở nên lực kéo ngang của phần đầu cuối lớn hơn so với các phương pháp hàn khác. Điều này đặc biệt đúng đối với các tấm có độ dày trung bình vát và các tấm mỏng không vát.
3. Các tình huống khác
Nếu lắp ráp cưỡng bức, chất lượng lắp ráp không đạt yêu cầu, hàm lượng tạp chất như S, P trong kim loại cơ bản quá cao và sự phân tách cũng sẽ dẫn đến các vết nứt.
Thứ hai, bản chất của vết nứt đầu cuối
Các vết nứt cuối thuộc về các vết nứt nhiệt theo tính chất của chúng, và các vết nứt nhiệt có thể được chia thành các vết nứt kết tinh và vết nứt pha rắn tùy theo giai đoạn hình thành của chúng. Mặc dù phần hình thành vết nứt đầu cuối đôi khi là vết nứt đầu cuối, đôi khi nó nằm trong phạm vi 150mm tính từ khu vực xung quanh đầu cuối, đôi khi nó là vết nứt bề mặt, và đôi khi nó là vết nứt bên trong, và hầu hết các trường hợp là vết nứt bên trong. xảy ra xung quanh thiết bị đầu cuối.
Có thể thấy rằng bản chất của vết nứt đầu cuối về cơ bản thuộc về vết nứt pha dưới rắn, tức là khi đầu mối hàn vẫn ở trạng thái lỏng, mặc dù vũng nóng chảy gần đầu cuối đã đông cứng lại nhưng vẫn ở trạng thái lỏng. nhiệt độ cao thấp hơn một chút so với đường rắn. Trạng thái cường độ bằng 0, các vết nứt được tạo ra dưới tác động của ứng suất hàn phức tạp (chủ yếu là ứng suất kéo) tại đầu cuối,
Lớp bề mặt của mối hàn gần bề mặt dễ tản nhiệt, nhiệt độ tương đối thấp, vốn đã có độ bền nhất định và độ dẻo cực tốt nên các vết nứt cuối thường tồn tại bên trong mối hàn và không thể phát hiện được bằng mắt thường.
Thứ ba. Các biện pháp ngăn ngừa vết nứt đầu cuối
Từ những phân tích về nguyên nhân gây ra vết nứt đầu mối ở trên, có thể thấy, biện pháp quan trọng nhất để khắc phục vết nứt đầu mối hàn hồ quang chìm theo chiều dọc là:
1. Tăng kích thước của tấm đánh hồ quang một cách thích hợp
Mọi người thường chưa hiểu rõ tầm quan trọng của tấm chắn hồ quang mà nghĩ rằng chức năng của tấm chắn hồ quang chỉ là dẫn miệng hố hồ quang ra khỏi mối hàn khi hồ quang đã đóng. Để tiết kiệm thép, một số máy cắt hồ quang được chế tạo rất nhỏ và trở thành những “máy cắt hồ quang” thực sự. Những thực hành này là rất sai lầm. Tấm đánh hồ quang có bốn chức năng:
(1) Dẫn phần bị đứt của mối hàn khi bắt đầu hồ quang và miệng hố hồ quang khi dừng hồ quang ra bên ngoài vật hàn.
(2) Tăng cường mức độ hạn chế ở phần cuối của đường nối dọc và chịu ứng suất kéo lớn tạo ra ở phần cuối.
(3) Cải thiện trường nhiệt độ của phần đầu cuối, có lợi cho việc dẫn nhiệt và không làm cho nhiệt độ của phần đầu cuối quá cao.
(4) Cải thiện sự phân bố từ trường ở phần đầu cuối và giảm mức độ lệch từ.
Để đạt được bốn mục đích trên, tấm đánh hồ quang phải có đủ kích thước, độ dày phải giống với mối hàn và kích thước phải phụ thuộc vào kích thước của mối hàn và độ dày của tấm thép. Đối với bình chịu áp lực chung, chiều dài và chiều rộng không được nhỏ hơn 140mm.
2. Chú ý đến việc lắp ráp và hàn dính tấm đánh hồ quang
Mối hàn giữa tấm hồ quang và trụ phải có chiều dài và độ dày vừa đủ. Nói chung, chiều dài và độ dày của mối hàn dính không được nhỏ hơn 80% chiều rộng và độ dày của tấm hồ quang và cần phải hàn liên tục. Nó không thể chỉ được hàn “tại chỗ”. Ở cả hai phía của đường may dọc, phải đảm bảo độ dày mối hàn vừa đủ cho các tấm vừa và dày, nếu cần thiết phải mở một rãnh nhất định.
3. Chú ý đến việc hàn định vị phần đầu của xi lanh
Trong quá trình hàn đính sau khi hình trụ được làm tròn, để tăng thêm mức độ hạn chế ở cuối đường nối dọc, chiều dài của mối hàn ở cuối đường nối dọc không được nhỏ hơn 100mm và phải có Độ dày của mối hàn đủ và không được có vết nứt, Các khuyết tật như thiếu sự hợp nhất.
4. Kiểm soát chặt chẽ lượng nhiệt đầu vào hàn
Trong quá trình hàn bình chịu áp lực, nhiệt lượng hàn đầu vào phải được kiểm soát chặt chẽ. Điều này không chỉ nhằm đảm bảo tính chất cơ lý của mối hàn mà còn đóng vai trò rất quan trọng trong việc ngăn ngừa các vết nứt. Kích thước của dòng điện hàn hồ quang chìm có ảnh hưởng lớn đến độ nhạy của vết nứt đầu cực, vì kích thước của dòng hàn liên quan trực tiếp đến trường nhiệt độ và nhiệt lượng hàn đầu vào.
5. Kiểm soát chặt chẽ hình dạng của bể nóng chảy và hệ số hình dạng mối hàn
Hình dạng và hệ số dạng của vũng hàn trong hàn hồ quang chìm có liên quan chặt chẽ đến khả năng xảy ra vết nứt khi hàn. Vì vậy, kích thước, hình dạng và hệ số hình dạng của bể hàn cần được kiểm soát chặt chẽ.
Bốn. Phần kết luận
Việc sử dụng hàn hồ quang chìm để hàn đường nối dọc của xi lanh thường tạo ra các vết nứt ở đầu đường may dọc và vấn đề này vẫn chưa được giải quyết triệt để trong nhiều năm. Qua thử nghiệm và phân tích, nguyên nhân chính gây ra các vết nứt ở cuối đường hàn dọc hàn hồ quang chìm là kết quả của tác động chung của ứng suất kéo lớn và trường nhiệt độ đặc biệt ở bộ phận này.
Thực tiễn đã chứng minh rằng các biện pháp như tăng kích thước của tấm hồ quang một cách thích hợp, tăng cường kiểm soát chất lượng hàn dính và kiểm soát chặt chẽ nhiệt đầu vào hàn và hình dạng của mối hàn có thể ngăn chặn hiệu quả sự xuất hiện của các vết nứt ở phần cuối của quá trình hàn chìm. hàn hồ quang.
Thời gian đăng: Mar-01-2023
