焊管的焊缝余高过大的危害及控制措施

1焊管的焊缝余高过大的危害

a) 焊趾处易形成应力腐蚀裂纹

b) 对接接头的应力集中主要是焊缝余高引起的，对接接头的焊缝，其焊趾处的应力最大。

c) 应力集中系数的大小取决于焊缝余高h、焊趾处夹角θ和转角半径r。焊缝余高h增加,则θ角增加,r值减小,会使应力集中系数增大。

d) 焊缝的余高愈大,应力集中程度愈严重,焊接接头的强度反而会降低。焊后削平余高,只要不低于母材,减少应力集中,有时反而可以提高焊接接头的强度。

e) 外焊缝余高大，不利于防腐

f) 作业时如采用环氧树脂玻璃布进行防腐,外焊缝余高大,将使焊趾处不易压牢。同时,焊缝越高则防腐层就越应加厚,因标准规定防腐层的厚度是以外焊缝的顶点为基准测算的,这就加大了防腐成本。

g) 螺旋埋弧焊时往往容易出现“鱼脊背形”的外焊缝,这就更难保证防腐的质量。因此,调整好焊头的空间位置和焊接规范,减少或消除“鱼脊背形”的外焊缝也是很重要的。

h) 外焊缝余高大，影响水压扩径后的管形

i) 直缝埋弧焊管在水压扩径时,是通过内腔与钢管扩径尺寸一致的左、右2部分外模将钢管包住的。因此,焊缝的余高过大,在扩径时焊缝承受的剪应力就大,焊缝两侧就易出现“小直边”现象。

j) 但经验证明,当外焊缝的余高控制在2mm左右时,水压扩径时不会出现“小直边”现象,管形不会受到影响。这是因为外焊缝的余高小,焊接接头所承受的剪应力也小。只要这种剪应力在弹性变形范围内,卸载后产生回弹,管子就会恢复原状。

k) 内焊缝余高大，增加输送介质的能源损失输送用埋弧焊管内表面若未做涂层防腐处理时,其内焊缝的余高大,则对输送介质的摩擦阻力也大,由此将使输送管线的能耗增加。

2焊缝余高的控制措施

a) 壁厚较大的钢管应开坡口对于壁厚大于14.3mm的钢管,应开X形坡口并预焊。如预焊条件不成熟,则应在内焊后用气刨清根,或砂轮自动磨削清根,或铣削清根等方法,将外焊缝在未焊之前加工成U形槽再进行焊接。

b) 调整好焊接线能量

c) 检查焊接线能量是否合适,一般用焊接接头的酸蚀样来检查。一是检查内外焊缝的重合量的程度,二是检查焊道腰部的宽窄。对重合量的规定一般是大于1.5mm,但笔者认为内外焊缝的重合量以1.3～3.0mm较合适,若超过3.0mm就说明线能量大了。

d) 线能量大,不仅仅是熔深大,而且焊缝余高也大,如不开坡口或U形槽,焊缝余高就更大。这是因为焊接线能量越大,单位时间内熔化的焊丝必然增加。对于高强钢,焊接的线能量更应严格控制。焊接高强度钢板时,为了降低每层的线能量,一般采用多道焊(2道以上),且应使焊缝的形状系数在1.3～2.0 mm内。

e) 多丝焊时宜采用较细的前丝

f) 采取多丝焊时,如原外焊三丝直径的匹配是4mm+3.2mm+3.2mm(DC-AC-AC),则前丝改为Ф3.2mm较好。因为在采用相同电流的情况下,使用Ф3.2mm的焊丝比使用Ф4mm的焊丝熔深大。也就是说,前丝采用Ф3.2mm的焊丝,即便降低一些线能量,也可以达到采用Ф4mm时同样的熔深效果,这是因细丝比粗丝的电流密度大所致。

g) 经验证明,在其他条件不变的情况下,采用Ф3.2mm的前丝要比Ф4 mm的前丝熔深大20%左右。这在外焊不开坡口或不刨凹槽时所减少的外焊缝余高效果更明显。

h) 但是,当焊接壁厚大于14.3mm的钢管而需要前丝电流在1000A左右时,应采用Ф4 mm的前丝,否则就可能影响到电弧的稳定燃烧。

i) 螺旋焊必须调整好内外焊头的位置

j) 螺旋埋弧焊管在内焊时应调整好内焊头的位置,尽量减少或消除“马鞍形”内焊缝;在外焊时,也应调整焊头的空间位置,尽量减少或消除“鱼脊背形”的外焊缝,这主要是靠对外焊焊点的偏中心值调整来实现。不同口径的螺旋焊管,其外焊焊点的偏中心值是不同的。

3注意事项

3.1对于埋弧焊管的对接焊缝,一是余高要小,二是要使焊缝圆滑过渡以及焊缝的转角半径要大,否则在焊缝应力集中部位的焊趾处就会产生应力腐蚀裂纹。埋弧焊缝的余高控制在2.5mm以下较为合适。

3.2螺旋埋弧焊管在内焊时,要精心调整好内外焊缝的空间位置,使其内焊缝尽量减少和避免出现“马鞍形”,外焊缝不出现“鱼脊背形”。建议在制定输送用螺旋焊管标准时,对内焊缝的“马鞍形”应有相应的规定。