【正文】 個(gè)的 ,有時(shí)呈密集狀 ,且沿枝晶間產(chǎn)生與延伸。在雙絲焊時(shí) ,兩根焊絲的擺動(dòng)位置要達(dá)到重合 ,有利于改善熔池形狀系數(shù) ,并使雜質(zhì)易于上浮 ,另外也有利于溶池?zé)崃糠植己透纳平饘俳Y(jié)晶方向。 值得指出 ,目前對(duì)“八”字裂縫的形成機(jī)理看法不一。 冷裂縫問題 冷裂縫是 18MnMONb 鋼焊接的主要問題 ,它通常出現(xiàn)在結(jié)構(gòu)剛性大或應(yīng)力集中的部位如焊接大接管和深厚坡口打底焊接時(shí)易發(fā)生焊趾或根部裂縫。 冷裂縫是在較低溫度下產(chǎn)生的 ,因它與氫關(guān)系密切 ,有時(shí)呈現(xiàn)延遲破壞的特征 ,稱為“延遲裂縫”或“氫 致裂縫”。 影響冷裂縫的主要因素 影響冷裂縫的主要因素是 :對(duì)冷裂縫敏感的顯微組織、焊縫中有足夠的氫含量以及接頭中存在著高的拘束應(yīng)力和殘余應(yīng)力。 第一 ,對(duì)冷裂縫敏感的顯微組織 按照 IIW 推薦的公式計(jì)算 ,18MnMoNb 鋼的碳當(dāng)量為 %,屬較高者。然而 ,碳當(dāng)量值的高低 ,還不足以確定熱影響區(qū)的組織狀 態(tài)。 18MnMoNb 鋼按最高硬度法試驗(yàn) ,不預(yù)熱進(jìn)行手工電弧焊 ,過熱區(qū)的最高硬度在 HV44O 以上 ,只有當(dāng)預(yù)熱溫度在 15000 以上時(shí) ,過熱區(qū)的硬度才降至 HV350 以下。 第二 ,焊縫中的氫含量 焊接時(shí)氫的主要來源是 :焊接材料、工件和大氣中的水、油、銹等在電弧作用下 ,分解成氫原子或氫離子溶解在溶池內(nèi) ,在焊接冷卻過程中 ,這些溶解的氫一部份逸 出 ,另一部份則向熱影響區(qū)擴(kuò)散 ,并在熔合線附近形成一個(gè)富氫帶 ,當(dāng)氫濃度足夠高時(shí) ,加上拘束應(yīng)力和殘余應(yīng)力的作用就發(fā)生裂縫。 焊縫中氫含量的測(cè)定方法有多種 ,目前我國(guó)基本上采用的是甘油法。 18MnMoNb 鋼壓力容器的制造 ,常用 “ Y”型小鐵研、巴東剛性拘束、環(huán)形鑲塊等自拘束的抗裂試驗(yàn)定性地評(píng)定冷裂縫的敏感性。 18MnMoNb鋼的小鐵研試驗(yàn)表明 ,手工焊用結(jié) 707焊條 ,預(yù)熱溫度為 150一 180℃可避免產(chǎn)生冷裂縫 ,近年來 ,還發(fā)展了多種定量的抗裂試驗(yàn)法 ,如焊接熱模擬試驗(yàn)、插銷試驗(yàn)、剛性拘束裂縫試驗(yàn)、拉伸拘束裂縫試驗(yàn)等。例如對(duì) 32mm 厚的 18MnMoNb 鋼板進(jìn)行拉伸拘束裂 縫試驗(yàn)表明 :焊條經(jīng)過嚴(yán)格烘干 ,經(jīng) 150℃預(yù)熱 ,焊后立即作 250２℃小時(shí)的去氫處理 ,接頭的臨界斷裂應(yīng)力可達(dá)母材的屈服強(qiáng)度。 防止 18MnMoNb 鋼焊接冷裂縫的措施 第一 ,減少焊縫金屬中的含氫量 首先要控制焊接材料中的含氫量 ,18MnMoNb鋼手工焊用結(jié) 707焊條 ,必須按規(guī)定烘干 ,并在 100~150℃下保溫 ,隨用隨取以防再受潮。埋弧焊焊劑也應(yīng)嚴(yán)格按規(guī)定烘干 ,并選擇堿度較高的 焊劑 ,如焊劑 焊前 ,必須認(rèn)真去除焊絲和鋼板坡口表面的水份、油污、鐵銹等勝物。 第二 ,冷卻速度的控制 控制焊后冷卻速度的目的是 :改善熱影響區(qū)的組織 ,利于焊縫中氫的逸出。 預(yù)熱是降低焊后冷卻速度的有效措施 ,它既延長(zhǎng)奧氏體轉(zhuǎn)變溫度范圍內(nèi)的冷卻時(shí)間 ,防止出現(xiàn)淬硬組織 ,又延長(zhǎng)最高溫度至 100Oc 的冷卻時(shí)間 ,有利于氫的逸出。 預(yù)熱溫度的選擇主要取決于工件厚度 ,結(jié)構(gòu)拘束度和焊接材料中的氫含量。但是 ,過高的預(yù)熱溫度會(huì)惡化操作條件 ,并使焊縫和熱影響區(qū)性能變壞。但為保證接頭綜合性能 ,也不宜過高 ,實(shí)踐表明 ,以控制在不高于 300℃為好。 18MnMoNb 鋼焊接生產(chǎn)實(shí)際表明 ,采用 150℃預(yù)熱 ,焊后立即進(jìn)行 250～ 350℃ 2～ 4 小時(shí)的后熱處理 ,可獲得滿意的結(jié)果。 第四 ,結(jié)構(gòu)構(gòu)束應(yīng)力和殘余應(yīng)力的控制 在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中 ,應(yīng)盡量將焊縫安排在應(yīng)力水平較低的部位 ,接頭形式、坡口類型及焊接程序盡量減小應(yīng)力集中和拘束 ,減小坡口截面積 ,采用雙面焊。 焊后及時(shí)進(jìn)行消除應(yīng)力熱處理 ,如不及時(shí) ,則立即作去氫處理。減小應(yīng)力集中的不利影響。 層狀撕裂問題 層狀撕裂是在較低溫度下發(fā)生在壓力容器鋼板“ T”形接頭和角接接頭中的一種裂縫。層狀撕裂通常發(fā)生在靠 近熔合線的熱影響區(qū) ,但不露出表面 ,肉眼難以發(fā)現(xiàn)。 ②插入式大接管 :當(dāng)接管由鋼板卷制時(shí) ,裂縫發(fā)生在接管側(cè) 。 影響發(fā)生層狀撕裂的主要因素 第一 ,鋼板性能 冶煉質(zhì)量是造成層狀撕裂的直接原因。這些片狀?yuàn)A雜物使板厚方向的性能 ,尤其是斷面收縮率大大降低。 第二 ,結(jié)構(gòu)形式 幾乎在所有情況下 ,層狀撕裂均發(fā)生在鋼板表面靠近熔合線處 ,并與熔合線平行。 第三 ,焊接工藝 焊接工藝的影響主要表現(xiàn)在擴(kuò)散氫的作用、上。而對(duì)于高敏感的鋼材 ,不管含氫量多么低 ,均不能避免層狀撕裂。 在各種專門設(shè)計(jì)的試驗(yàn)方法中 ,最有代表性的是 Z 向窗孔拘束裂縫試驗(yàn) ,通過在不同拘束條件下的裂或不裂 ,或者在一定拘束條件下的裂縫長(zhǎng)度來評(píng)定層狀撕裂的敏感性。 IIW 認(rèn)為 ,厚度方向的拉伸試驗(yàn)是評(píng)定層狀撕裂敏感性的最好方法。18MnMoNb 鋼壓力容器的焊接中 ,尚未報(bào)導(dǎo)過層狀撕裂問題 ,但值得引起重視和開展試驗(yàn)評(píng)定工作。 第四 ,鋼種的層狀撕裂敏感性比較高 ,可在焊接坡口處的鋼板表面 ,預(yù)先堆焊幾層低強(qiáng)度的焊縫金屬 ,堆焊層數(shù) (厚度 )可按鋼板的層狀撕裂敏感性和結(jié)構(gòu)剛性來確定。 (1)特征 再熱裂縫是某些鋼制焊接結(jié)構(gòu)在焊后消除應(yīng)力熱處理或長(zhǎng)期處于高溫運(yùn)行中產(chǎn)生的裂縫。 關(guān)于再熱裂縫的機(jī)理尚未取得一致意見。即焊接時(shí) ,靠近熔合線部位在焊接熱循環(huán)作用下被加熱到超過 1300℃ ,鋼中的 V、 Nb、 Cr、 Mo 等碳化物固溶于奧氏體 ,焊后冷卻過程中來不及析出。另一種認(rèn)為發(fā)生裂縫是晶界脆化的結(jié)果。 對(duì)發(fā)生再熱裂縫的 18MnMoNb 鋼 試樣分析結(jié)果表明 ,在響區(qū)粗晶區(qū)有碳化妮質(zhì)點(diǎn) ,而在晶界上有 Sn 的偏析。取 18MnMoNb 鋼 標(biāo) 準(zhǔn) 成 份 的 上 限 ,Δ G=0。 又可分成直接試驗(yàn)法和間接試驗(yàn)法。間接法有恒載高溫緩慢拉伸試驗(yàn) (測(cè) 600℃ 時(shí)的斷面收縮率 ψ )和高溫應(yīng)力松弛試驗(yàn) (測(cè)載荷 — 斷裂時(shí)間 )等。經(jīng) 180℃預(yù)熱的小鐵研試樣 ,在550℃經(jīng) 12 小時(shí)開裂 ,而在 600℃只經(jīng) 1 小時(shí)即開裂。 (3)防止措施 材的冶煉質(zhì)量 ,尤其是降低各種殘留元素的含量。 (如插入式大接管 ),應(yīng)設(shè)法減小焊接應(yīng)力 ,采用中間熱處理措施及修磨焊縫表面等。如將預(yù)熱溫度提高到220℃或采用 180℃預(yù)熱 ,焊后立即進(jìn)行 180℃ 2 小時(shí)的后熱 ,在小鐵研試樣上就不再出現(xiàn)再熱裂縫。由于球形儲(chǔ)罐大多數(shù)是壓力或低溫容器 ,它盛裝的物料又大部分是易燃、易爆物 ,且裝載量又大 ,一旦發(fā)生事故 ,后果不堪設(shè)想。 球殼結(jié)構(gòu)型式主要分足球瓣式、桔瓣式和混合瓣式三種。桔瓣式的優(yōu)點(diǎn)是焊縫布置簡(jiǎn)單 ,組裝容易 ,球殼制造簡(jiǎn)單 ?；旌鲜角驓? 具有材料利用率高 ,球殼板互換性好、焊縫總長(zhǎng)度減少和焊接工作量、焊接用料及能源消耗低的特點(diǎn)。 確定球殼幾何尺寸的原則是少分帶并盡量加大球殼板的幾何尺寸 ,以減少焊縫長(zhǎng)度。其中赤道帶、上溫帶各 20 塊板，上、下極各 7 塊，焊縫總長(zhǎng) 458 m，赤道帶板以上壁厚為 52mm、以下為 54mm。由于球形儲(chǔ)罐殼體呈圓球狀 ,給支座設(shè)計(jì)帶來一定的困難 ,它既要支承較大的重量 ,又由于球形儲(chǔ)罐設(shè)置在室外 ,需承受各種自然環(huán)境影響 ,如風(fēng)載荷、地震載荷和環(huán)境溫度變化的作用。 支座可分為柱支座和裙式支座兩大類 , GB1233719985 鋼制球形儲(chǔ)罐采用的支座型式是赤道正切柱式支座。 GB1233719985鋼制球形儲(chǔ)罐采用的是無墊板結(jié)構(gòu) ,引進(jìn)球形儲(chǔ)罐中也大部分采用無墊板結(jié)構(gòu)。 支柱與球殼連接端部結(jié)構(gòu)分為平板式和半球式兩種 ,平板式結(jié)構(gòu)造成高應(yīng)力的邊角 ,結(jié)構(gòu)不合理 , 半球式受力較合理 ,抗拉斷能力較強(qiáng)。直接連接結(jié)構(gòu)在特大型球罐中被采用 。 U 形柱結(jié)構(gòu)既避免了支柱與球殼連接部下端由于夾角小而造成焊接的困難 ,又保證了支柱與球殼焊接質(zhì)量的可靠性 。 綜合考慮以上因素 , 2021m3 液化石油氣的球形儲(chǔ)罐確定采用赤道正切 U形柱結(jié)構(gòu) ,支柱與球殼連接端部 采用半球式結(jié)構(gòu)（如圖 2）。 支柱與球殼相焊焊縫的最低點(diǎn)（ a 點(diǎn)）是重點(diǎn)應(yīng)力校核部位。 赤道正切結(jié)構(gòu)是由多根圓柱狀的支柱在球殼赤道部位等距離布置， 與球殼相切或近似結(jié)構(gòu)而成的焊接結(jié)構(gòu)。 這種 結(jié)構(gòu)受力均勻、彈性好，能承受熱