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    鋼板分層和焊接(火切)冷脆性開裂的區別及處理

    2019-01-16   來源:   點擊數:28次 選擇視力保護色: 杏仁黃 秋葉褐 胭脂紅 芥末綠 天藍 雪青 灰 銀河白(默認色)   合適字體大小:
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       中國鋼管信息港小編認為:導盤的驅動方式主要有液壓驅動和電機驅動,因導盤本身的重量大加之穿孔時作用在導盤上的扭矩較大,所以驅動的裝置的功率就得較大。采用液壓驅動一般需要一個單獨的液壓站,投資大,維護困難;采用電機驅動方式一般用于中小機組。
      
      導盤調整主要指導盤的間距調整、高度調整和軸向調整。
      
      導盤的間距調整,一般由電機、蝸輪蝸桿組成,驅動導盤裝置的底座并配以消除間隙的平衡裝置;
      
      導盤的高度調整,因孔型封閉的要求,左右導盤的高度不同,調整的方式有墊片調整即直接在導盤下面加墊片和楔塊調整調整即通過楔塊并配以平衡裝置。
      
      導盤的軸向調整,這種方式不常用。因導盤在穿孔時的接觸長度比導板短,為了減小毛管尾部的橢圓度,在穿孔機的設計階段就將導盤的中心線向后移動一些距離。后移的距離使機組大小而定,一般在30毫米以內。
      
      鋼板分層與鋼板火切、焊接后的冷脆性裂紋,表現形式一般相同,都為板材中部的裂紋,從使用上來講,分層鋼板必須切除,整塊分層就整塊摘除,局部分層可以局部摘除。鋼板的冷脆性裂紋,表現的形式為中部開裂,有的人也稱之為“開裂”,為方便分析,定義為“冷脆性開裂”較為妥當些,這種缺陷可以采用補救措施,用適當焊接工藝來處理,不用報廢。
      
      1、鋼板分層
      
      分層是鋼板(坯)斷面出現局部的縫隙,使鋼板斷面形成局部層狀,是鋼材中的一種致命性缺陷,鋼板不得有分層,見圖1。分層亦稱夾層、離層,是鋼材的內部缺陷。鋼錠(坯)內的氣泡、大塊的非金屬夾雜物、未完全切除的殘余縮孔或發生折疊、嚴重的偏析均可能引起鋼材的分層,而不太合理的軋制壓下規程又可能使分層加劇。
      
      1 鋼板分層
      
      2、鋼板分層的種類
      
      根據產生原因的不同,分層所表現的部位形態也不同,有的隱藏在鋼材內部,內表面與鋼材表面平行或基本平行;也有的延伸到鋼材表面,又在鋼材表面形成溝紋狀的表面缺陷。概括起來有2種形式:
      
      第1種為開口型分層。這種分層缺陷在鋼材的斷口上宏觀就可發現,一般在鋼廠和制造廠里基本上能被復檢出來。
      
      第2種為封閉型分層。這種分層缺陷在鋼材的斷口中看不到,在制造廠內如果不進行逐張鋼板100%超聲波探傷,亦難以發現,它是一種處于鋼板內部的封閉型分層。這種分層缺陷從冶煉廠帶到制造廠,最后被加工制造成產品出廠。
      
      分層缺陷的存在使分層區鋼板承受載荷的有效厚度減少,降低了與分層同方向受載的承載能力。分層缺陷的邊線形狀尖銳,對應力作用非常敏感,會引起嚴重的應力集中。在運行過程中若有反復的加載、卸載、升溫、降溫,就會在應力集中區形成很大的交變應力,以致造成應力疲勞。
      
      3、冷裂紋的評估方法
      
      3.1  碳當量法----評估鋼材冷裂紋傾向
      
      中國鋼管信息港小編認為:由于焊接熱影響區的淬硬及冷裂紋傾向與鋼種的化學成分有關,所以利用化學成分間接地評估鋼材冷裂紋的敏感性。把鋼中合金元素的含量按其作用換算成碳的相當含量,作為粗略評定鋼材冷裂傾向的一種參數指標,即碳當量法。對于低臺金鋼的碳當量法,國際焊接學會(IIW)推薦公式:Ceq(IIW)=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15,
      
      根據公式計算碳當量的數值越大,被焊鋼材的淬硬傾向就越大,熱影響區越易產生冷裂紋。因此可以用碳當量的大小來評定鋼材焊接性的優劣,并按焊接性的優劣提出防止產生焊接裂紋的最佳工藝條件。
      
      當使用國際學會推薦的公式時,若Ceq(IIW)<0.4%,則淬硬傾向不大,焊接性良好,焊前不需要預熱;若Ceq (IIW)=0.4%~0.6%,尤其是大于0.5%時,鋼材易淬硬.說明焊接性已變差,焊時需預熱才能防止焊接裂紋,隨板厚增大預熱溫度要相應提高。
      
      3.2  焊接冷裂紋敏感指數
      
      低合金高強鋼焊接時產生冷裂紋的原因除化學成分外,還有熔敷金屬中擴散氫含量、接頭的拘束應力等,日本伊藤等人采用斜Y形坡口鐵研試驗對200多個鋼種做了大量試驗提出了由化學成分、擴散氫和拘束度(或板厚)所建立的冷裂紋敏感指數等公式,并用冷裂紋敏感性指數來確定防止冷裂紋所須的焊前預熱溫度。一般認為,下述公式可用于碳含量不大于0.16%、抗拉強度為400~900MPa的低合金高強度鋼。
      
      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標準測定的熔敷金屬擴散氫含量(ml/100g);
      
      t——板厚(mm);To——最低焊前預熱溫度(℃)。
      
      計算出該厚度鋼板的焊接冷裂紋敏感性指數Pc,和不裂的最低焊前預熱溫度To約為多少度。計算結果To≥50℃時,該鋼板具有一定的焊接冷裂紋敏感性,要進行預熱。
      
      4、大型構件冷脆性“開裂”的修復
      
      鋼板焊接完成以后,某塊鋼板某部分開裂了,說是“分層”了, 裂紋的形貌。焊接專家認為修復工藝定義為“鋼板Z向裂紋的焊補工藝”為妥些。由于構件很大,將此鋼板拆下,工作量大,再重新焊接一塊,極有可能整個構件發生變形,整個構件要報廢,損失很大。
      
      4.1、Z向裂紋發生原因及防止措施
      
      由于切割、焊接產生的Z向裂紋屬冷裂。鋼板硬度及厚度越大,出現Z向裂紋幾率就越高。如何避免其發生,最佳方法是切割、焊接之前進行預熱,預熱的溫度取決于鋼板的等級和厚度。預熱可以通過切割槍、電子履帶加熱墊進行,應當在加熱點的背面測量所需的溫度。(注:要使整個鋼板切割截面均勻受熱,以免接觸熱源的區域出現局部過熱的現象)采用預熱,可降低切割、焊接產生Z向裂紋的幾率。推薦各厚度預熱溫度及切割速度如下表:
      
      鋼級
      
      厚度
      
      預熱溫度
      
      Q345~Q(S)890等
      
      10-30
      
      100℃
      
      30-49.9
      
      150℃
      
      50-70
      
      175℃
      
      4.2、返修工藝
      
      1、先用角磨機將裂紋處磨到看不見裂紋后,將補焊處周圍預熱到100℃左右再采用CO2焊(藥芯焊絲最佳)。焊完第一層,立即用圓錐錘敲擊焊縫,然后進行下面各層的焊接,做到每焊完一層都要用錘敲擊焊縫。保證層間溫度≤200℃。
      
      2、裂紋比較深的話,將補焊處周圍預熱到100℃左右,立即采用碳弧氣刨清根,再用角磨機打磨直至露出金屬光澤,(如果補焊處溫度不到100℃,要重新進行預熱)然后焊接。
      
      3、焊完后,用硅酸鋁棉或石棉將焊縫保溫,保溫時間≥2小時。
      
      4、為保險起見對修復部位進行超聲波探傷。
      
      由于頂桿很長且直徑較小,因此頂桿的剛度較差。為了增加頂桿剛度和防止頂桿在穿孔過程中的抖動,在穿孔機的后臺設置定心輥裝置。老式穿孔機因毛管較短,定心輥的數目一般為3~4架,隨著毛管長度的增加現代的穿孔機定心輥數目為6~7架。
      
      每一臺定心輥裝置有三個互為1200布置定心輥組成,1個上定心輥和2個下定心輥。
      
      在軋制過程中定心輥的另外作用是:
      
      1)   當毛管未接近定心輥時,三個定心棍將頂桿抱住,并隨頂桿而轉動。作用是使頂桿軸線始終保持在軋制線上,不至于因彎曲而產生甩動;
      
      2)   當毛管接近定心輥時,上下定心輥同時打開一定距離(小打開位置),使毛管進入三個定心輥之間,毛管就在三個定心輥中旋轉前進,起導向的作用;
      
      3)   當一只毛管完全穿透之后,上定心輥向上抬起一個較大的距離(大打開位置),布置在定心輥之間的升降輥同時將毛管托住。
      
      定心輥的驅動最早是由氣缸完成的,使用在小機組上。后來被液壓缸代替。
      
      定心輥小打開的間距需要根據毛管直徑的變化而調整,調整距離指導向毛管時三個輥的距離,距離的大小為毛管直徑加毛管跳動量,毛管的跳動量一般為8~12毫米左右,薄壁管可以取上限,厚壁管取下限。
      
      小打開位置調整一般通過調整絲杠來限制液壓缸的行程,最新型的液壓缸缸體內帶有位置檢測裝置,調整行程只需在調整終端上修改數值即可,具有簡單、安全、快捷的優點。
      
      第一架三輥定心輥的位置大多放置在機架以外,為了減小頂桿的懸臂長度及毛管頭部的壁厚不均,最新的設計機組將第一架三輥定心輥伸入到機架內或者在機架內設立四輥或三輥式的定心裝置。中國鋼管信息港小編認為
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