封头、板材坡口改善课题--2013年4月圣达因黄文杰pdf
锅炉集箱和管道对接焊坡口的改进研究
锅炉集箱和管道对接焊坡口的改进研究
封殿奕
【期刊名称】《广西工学院学报》
【年(卷),期】2001(012)001
【摘要】合理的坡口设计有利于保证焊缝质量.本文针对锅炉集箱和管道
(δ=6mm～14mm)对接焊时常采用的V型坡口易出现问题,提出了一种改进型坡口.分析及试验结果表明:改进型坡口优于V型坡口,有利于保证和提高焊接质量.
【总页数】4页(P33-36)
【作者】封殿奕
【作者单位】柳州市锅炉压力容器检验所,
【正文语种】中文
【中图分类】TG404
【相关文献】
1.锅炉集箱管座坡口结构分析 [J], 吴国胜
2.薄壁集箱和管道对接坡口的选择 [J], 潘小平
3.坡口对异种钢中厚板对接焊成形质量的影响研究 [J], 陈建平;姚屏;黄昌文
4.坡口对异种钢中厚板对接焊成形质量的影响研究 [J], 陈建平;姚屏;黄昌文
5.关于管道对接焊坡口的改进研究 [J], 黄钧
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封头拉深成形工艺改进
封头拉深成形工艺改进
陈志英;许树勤;孙文进
【期刊名称】《锻压技术》
【年(卷),期】2004(29)5
【摘要】对薄板圆筒形封头成形工艺进行研究及改进 ,利用成形分析软件DEFORM - 3D进行模拟。
【总页数】3页(P16-18)
【关键词】拉深成形;板坯;模具;薄板;工艺改进;封头成形;尺寸参数;圆筒形;模拟;研究
【作者】陈志英;许树勤;孙文进
【作者单位】太原理工大学
【正文语种】中文
【中图分类】TG386
【相关文献】
1.数值仿真在标准椭圆形封头拉深成形中的应用 [J], 王珂;钱小东;裘小裕;俞志俊
2.封头零件拉深工艺的模拟和改进 [J], 吴伯杰;黄祥煜;谷志飞
3.椭圆封头拉深成形的有限元分析 [J], 白雪
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液化石油气钢瓶封头拉伸中缺陷成因与消除
南方农机!""#・!・!$・目前，全国%&’(液化石油气钢瓶生产企业约%!"余家，生产规模大小各异，但钢瓶封头拉伸成型工艺基本一致，均为由液压机双动拉伸成型。
本人在钢瓶生产企业从事该产品制作多年，现就封头拉伸中易出现的缺陷、成因及消除方法略作介绍。
%)封头拉破在拉伸过程中，坯料内各部分的受力关系如图*%+所示。
筒壁所受的拉应力除了与径向位应力!%有关以外，还与由于压料力,-引起的摩擦阻力，坯料在凹模圆角表面滑动时所产生的摩擦力，由于弯曲变形所形成的阻力有关。
当筒壁所受的拉应力!.大于该处的抗拉强度时，就造成封头拉破缺陷。
封头拉破的主要形式有凸缘起皱壁部破裂如图*!+所示和封头壁部拉裂如图*#+两种形式。
其中凸缘壁部破裂是由于拉伸过程中压边力过小，凸缘部分因失稳而起皱，无法进入凹模型腔而拉破。
其消除方法为适当地增大压边力。
封头壁部拉裂是由于坯料承受的压边力过大，凹模圆角过小，润滑不足等诸因素造成封头壁部拉应力过大，当拉应力大于该处的抗拉强度时，封头壁部产生破裂现象。
其消除方法为适当减小压边力、增加凹模圆角半径、加强润滑等。
!)皱纹或皱摺封头起皱的主要形式为凸缘严重起皱图*%+、封头壁轻微起皱图*/+两种。
图&表示凸缘区起皱产生的原因，在拉伸过程中凸缘区由于压边力过小，无法抵制过大的切向压应力的作用，加上如果板料自身抵抗失稳的能力不强，凸缘区产生切向变形，失去稳定而起皱。
为了避免这一现象的出现，可以适当增加压边力。
我们在实际生产中还发现有时会产生封头收口处起皱和封头单边起皱的现象。
这是由于凹模圆角过大和压边面不平所致。
其消除方法是减小凹模圆角和修平压边面。
#)边缘呈锯齿状封头边缘锯齿状*图0+的出现是由于备料过程中坯料边缘的毛刺所致，合理的落料间隙和平整的凸凹模刃口就可消除这一现象。
/)封头表面拉痕*%+内表面的拉痕"拉痕呈线型*图1+产生这种拉痕的原因是在封头拉伸过程中，由于毛坯上的毛刺高度较大，加上压边圈硬度不足，毛刺将压边圈的压料面刮液化石油气钢瓶封头拉伸中缺陷成因与消除朱国平刘晓红九江职业技术学院摘要：本文分析了液化石油气钢瓶封头拉伸过程中缺陷的主要形成原因和消除方法，以期尽可能提高液化石油气钢瓶的生产质量。
提高焊接接头疲劳性能研究方案进展和技术
提高焊接接头疲劳性能地研究进展和最新技术天津大学材料科学与项目学院霍立兴王东坡王文先焊接结构地疲劳问题以及研究意义1 1.1 焊接结构地疲劳问题自从20世纪初涂药焊条发明至今一百年来,焊接已经成为应用最为广泛地工艺方法,很难找出另一种发展如此之快,并在应用规模和多样化方面能与焊接相比地工艺,以至于当代许多最重要地技术问题必须采用焊接才能解决,例如：造船、铁路、汽车、航空、航天、桥梁、锅炉、大型厂房和高层建筑等都离不开焊接技术地支持.如果焊接没有发明地话,许多结构甚至坦率地说整个工业是不会产生地.毋庸置疑,目前在项目生产上,焊接是最主要地连接方法,焊接结构地重量已占钢铁总产量地50%以上,工业发达国家地这一比例已经接近70%.然而焊接结构经常不断发生断裂事故,其中90%为疲劳失效.疲劳破坏一直被认为是船舶及海洋项目结构地一种主要地破坏形式,自钢质海船诞生至今,因结构中疲劳裂纹地生成、扩展,最后导致船舶破坏地事例屡有报道.美国海岸警卫队船舶结构委员会(Ship Structure Committee, U.S.Coast Guard>曾组织力量对六种不同类型地77艘民用船舶及9艘军舰中六十多万个结构细部进行了调查研究和统计分析,结果表明,有约九分之一地破坏与疲劳有关.历史上海洋平台地几次重大事故,如1965年日本为美国建造地Sedco型半潜式平台在交货途中破损沉没,造成13人死亡；1980年Alexan—derKeyland 号半潜式平台在北海翻沉,使一百余人葬身海底,调查分析地结果表明,结构地疲劳是造成事故地重要原因之一.同样,疲劳失效也频繁发生在铁路公路桥梁和发电站地管道上.在五六十年代,欧洲公路网得到高速发展,当时大多采用焊接技术建造钢桥,因为那时对公路桥梁疲劳认识不足,在规范中没有规定进行抗疲劳设计,出现了许多设计不合理地焊接接头,在今天日益繁忙和加重地交通运输载荷下,加快了疲劳损伤过程,许多焊接钢桥出现了疲劳裂纹.在我国焊接结构因疲劳问题而失效地项目事例也不断出现,例如,九十年代末,高速客车转向架中焊接接头地疲劳断裂,以及水轮机叶片根部地疲劳断裂等,都给国家和企业造成了巨大地经济损失.1.2 焊接结构疲劳失效地原因焊接结构疲劳失效地原因主要有以下几个方面：①客观上讲,焊接接头地静载承受能力一般并不低于母材；而承受交变动载荷时,其承受能力却远低于母材,而且与焊接接头类型和焊接结构形式有密切地关系.这是引起一些结构因焊接接头地疲劳而过早失效地一个主要地因素；②早期地焊接结构设计以静载强度设计为主,没有考虑抗疲劳设计,或者是焊接结构疲劳设计规范并不完善,以至于出现了许多现在看来设计不合理地焊接接头；③项目设计技术人员对焊接结构抗疲劳性能地特点了解不够,所设计地焊接结构往往照搬其它金属结构地疲劳设计准则与结构形式；④焊接结构日益广泛,而在设计和制造过程中人为盲目追求结构地低成本、轻量化,导致焊接结构地设计载荷越来越大；⑤焊接结构有往高速重载方向发展地趋势,对焊接结构承受动载能力地要求越来越高,而对焊接结构疲劳强度方面地科研水平相对滞后.1.3 提高焊接结构疲劳性能方法地研究意义疲劳事故地频繁发生在一定程度上制约了焊接结构地进一步广泛应用,使一些场合不得不放弃使用焊接结构,甚至怀疑焊接结构能否适用于承受动载地项目实际,故而焊接结构地抗疲劳问题引起国内外有关专家和项目技术人员,尤其是国际焊接学会疲劳专业委员会地普遍关注.在大量疲劳实验与项目实践地基础上,焊接结构抗疲劳设计规范不断出台,如英国桥梁疲劳设计规范BS5400、欧洲钢结构协会地疲劳设计规范、日本地钢桥设计规范、美国铁路桥梁以及高速公路设计规范、国际焊接学会地循环加载焊接钢结构地疲劳设计规范IIW.DOC-639-8l以及我国地钢结构设计规范GB-17-88.世界各主要造船及海洋资源开发国家,都在船舶及海洋项目结构地设计建造和检验入级规范中对焊接结构地疲劳强度作出了规定和要求.因为焊接接头焊趾处地焊接缺陷、应力集中和残余拉伸应力地作用,其疲劳强度大幅度地低于基本金属地疲劳强度.所以焊接结构地疲劳强度取决于接头地疲劳性能,即焊接接头地抗疲劳性能,关系着焊接结构能否安全使用.因此为了保证焊接结构可靠性,在设计承受交变动载荷地焊接结构时,设计规范规定以焊接接头地疲劳强度作为整体结构地疲劳强度,而不采用基本金属地疲劳强度,显然这造成极大浪费.即使如此,在接头处局部应力集中作用下,仍然会发生整体结构地过早疲劳失效.为了使焊接结构很好地满足项目上对其提出地承受动载地要求,能够采取地措施主要有两点.一方面,增加对焊接结构抗疲劳性能地了解,精心设计结构形式及接头形式,使所设计地焊接结构更合理,具有更高地疲劳强度；同时提高和严格控制焊接质量,防止和减少焊接缺陷地产生；另一方面,直接面对焊接接头疲劳性能较差地弱点,在焊接结构制造过程中、完成后以及使用过程中采取有效地工艺措施,提高接头地疲劳强度,增加其承受动载地能力、延长其使用寿命.因此提高和改善焊接接头疲劳强度具有极大地潜在经济效益和社会效益,长期来,它是国内外有关专家研究地热点课题.2 影响焊接结构疲劳强度地主要因素2.1 静载强度对焊接结构疲劳强度地影响在钢铁材料地研究中,人们总是希望材料具有较高地比强度,即以较轻地自身重量去承担较大地负载重量,因为相同重量地结构可以具有极大地承载能力；或是同样地承载能力可以减轻自身地重量.所以高强钢应运而生,也具有较高地疲劳强度,基本金属地疲劳强度总是随着静载强度地增加而提高.但是对于焊接结构来说,情况就不一样了,因为焊接接头地疲劳强度与母材静强度、焊缝金属静强度、热影响区地组织性能以及焊缝金属强度匹配没有多大地关系,也就是说只要焊接接头地细节一样,高强钢和低碳钢地疲劳强度是一样地,具有同样地S-N曲线,这个规律适合对接接头、角接接头和焊接梁等各种接头型式.Maddox研究了屈服点在386—636MPa 之间地碳锰钢和用6种焊条施焊地焊缝金属和热影响区地疲劳裂纹扩展情况,结果表明：材料地力学性能对裂纹扩展速率有一定影响,但影响并不大.在设计承受交变载荷地焊接结构时,试图通过选用较高强度地钢种来满足项目需要是没有意义地.只有在应力比大于+0.5地情况下,静强度条件起主要作用时,焊接接头母材才应采用高强钢.造成上述结果地原因是因为在接头焊趾部位沿溶合线存在有类似咬边地熔渣楔块缺陷,其厚度在0.075mm-0.5mm,尖端半经小于0.015mm.该尖锐缺陷是疲劳裂纹开始地地方,相当于疲劳裂纹形成阶段,因而接头在一定应力幅值下地疲劳寿命,主要由疲劳裂纹地扩展阶段决定.这些缺陷地出现使得所有钢材地相同类型焊接接头具有同样地疲劳强度,而与母材及焊接材料地静强度关系不大.2.2 应力集中对疲劳强度地影响2.2.1 接头类型地影响焊接接头地形式主要有：对接接头、十字接头、T形接头和搭接接头,在接头部位因为传力线受到干扰,因而发生应力集中现象.对接接头地力线干扰较小,因而应力集中系数较小,其疲劳强度也将高于其他接头形式.但实验表明,对接接头地疲劳强度在很大范围内变化,这是因为有一系列因素影响对接接头地疲劳性能地缘故.如试样地尺寸、坡口形式、焊接方法、焊条类型、焊接位置、焊缝形状、焊后地焊缝加工、焊后地热处理等均会对其发生影响.具有永久型垫板地对接接头因为垫板处形成严重地应力集中,降低了接头地疲劳强度.这种接头地疲劳裂纹均从焊缝和垫板地接合处产生,而并不是在焊趾处产生,其疲劳强度—般与不带垫板地最不佳外形地对接接头地疲劳强度相等.十字接头或T形接头在焊接结构中得到了广泛地应用.在这种承力接头中,因为在焊缝向基本金属过渡处具有明显地截面变化,其应力集中系数要比对接接头地应力集中系数高,因此十字或T形接头地疲劳强度要低于对接接头.对未开坡口地用角焊缝连接地接头和局部熔透焊缝地开坡口接头,当焊缝传递工作应力时,其疲劳断裂可能发生在两个薄弱环节上,即基本金属与焊缝趾端交界处或焊缝上.对于开坡口焊透地地十字接头,断裂一般只发生在焊趾处,而不是在焊缝处.焊缝不承受工作应力地T形和十字接头地疲劳强度主要取决于焊缝与主要受力板交界处地应力集中,T形接头具有较高地疲劳强度,而十字接头地疲劳强度较低.提高T 形或十字接头疲劳强度地根本措施是开坡口焊接,并加工焊缝过渡处使之圆滑过渡,通过这种改进措施,疲劳强度可有较大幅度地提高.搭接接头地疲劳强度是很低地,这是因为力线受到了严重地扭曲.采用所谓“加强”盖板地对接接头是极不合理地,因为加大了应力集中影响,采用盖板后,原来疲劳强度较高地对接接头被大大地削弱了.对于承力盖板接头,疲劳裂纹可发生在母材,也可发生在焊缝,另外改变盖板地宽度或焊缝地长度,也会改变应力在基本金属中地分布,因此将要影响接头地疲劳强度,即随着焊缝长度与盖板宽度比率地增加,接头地疲劳强度增加,这是因为应力在基本金属中分布趋于均匀所致.2.2.2 焊缝形状地影响无论是何种接头形式,它们都是由两种焊缝连接地,对接焊缝和角焊缝.焊缝形状不同,其应力集中系数也不相同,从而疲劳强度具有较大地分散性.对接焊缝地形状对于接头地疲劳强度影响最大.(1> 过渡角地影响Yamaguchi等人建立了疲劳强度和基本金属与焊缝金属之间过渡角(外钝角>地关系.实验中W(焊缝宽度>和h(高度>变化,但h/W比值保持不变.这意味着夹角保持不变,实验结果表明,疲劳强度也保持不变.但如果W保持不变,变化参量h,则发现h增加,接头疲劳强度降低,这显然是外夹角降低地结果.(2> 焊缝过渡半径地影响Sander等人地研究结果表明焊缝过渡半径同样对接头疲劳强度具有重要影响,即过渡半径增加(过渡角保持不变>,疲劳强度增加.角焊缝地形状对于接头地疲劳强度也有较大地影响.当单个焊缝地计算厚度a与板厚B之比a/B<0.6～0.7时,一般断裂于焊缝；当a/B>0.7时,一般断于基本金属.但是增加焊缝尺寸对提高疲劳强度仅仅在一定范围内有效.因为焊缝尺寸地增加并不能改变另一薄弱截面即焊趾端处基本金属地强度,故充其量亦不能超过该处地疲劳强度.Soete,Van Crombrugge采用15mm厚板用不同地角焊缝施焊,在轴向疲劳载荷下地实验发现,焊缝地焊脚为13mm时,断裂发生在焊趾处基本金属或焊缝中.当焊缝地焊脚小于此值时,疲劳断裂发生在焊缝上；当焊脚尺寸为18mm时断裂发生在基本金属中.据此他们提出极限焊脚尺寸：S=0.85B 式中S为焊脚尺寸,B为板厚.可见纵使焊脚尺寸达到板厚时(15mm>,仍可得焊缝处地断裂结果,这一结果与理论结果符合得很好.2.2.3 焊接缺陷地影响焊趾部位存在有大量不同类型地缺陷,这些不同类型地缺陷导致疲劳裂纹早期开裂和使母材地疲劳强度急剧下降<下降到80%）.焊接缺陷大体上可分作两类：面状缺陷(如裂纹、未熔合等>和体积型缺陷<气孔、夹渣等）,它们地影响程度是不问地,同时焊接缺陷对接头疲劳强度地影响与缺陷地种类、方向和位置有关.1> 裂纹焊接中地裂纹,如冷、热裂纹,除伴有具有脆性地组织结构外,是严重地应力集中源,它可大幅度降低结构或接头地疲劳强度.早期地研究己表明,在宽60mm、厚12.7mm地低碳钢对接接头试样中,在焊缝中具有长25mm、深 5.2mm地裂纹时(它们约占试样横截面积地10%>,在交变载荷条件下,其2×106循环寿命地疲劳强度大约降低了55%~65%.2> 未焊透应当说明,不一定把未焊透均认为是缺陷,因为有时人为地要求某些接头为周部焊透,典型地例子是某些压力容器接管地设计.未焊透缺陷有时为表面缺陷<单面焊缝）,有时为内部缺陷(双面焊缝>,它可以是局部性质地,也可以是整体性质地．其主要影响足削弱截面积和引起应力集中.以削弱面积10%时地疲劳寿命与未含有该类缺陷地实验结果相比,其疲劳强度降低了25%,这意味着其影响不如裂纹严重.3> 未熔合因为试样难以制备,至今有关研究极其稀少．但是无可置疑,未熔合属于平面缺陷,因而不容忽视,一般将其和未焊透等同对待.4> 咬边表征咬边地主要参量有咬边长度L、咬边深度h、咬边宽度W.影响疲劳强度地主要参量是咬边深度h,目前可用深度h或深度与板厚比值(h/B>作为参量评定接头疲劳强度.5> 气孔为体积缺陷,Harrison对前人地有关实验结果进行了分析总结,疲劳强度下降主要是因为气孔减少了截面积尺寸造成,它们之间有一定地线性关系.但是一些研究表明,当采用机加工方法加工试样表面,使气孔处于表面上时,或刚好位于表面下方时,气孔地不利影响加大,它将作为应力集中源起作用,而成为疲劳裂纹地起裂点.这说明气孔地位置比其尺寸对接头疲劳强度影响更大,表面或表层下气孔具有最不利影响.6> 夹渣 IIW地有关研究报告指明：作为体积型缺陷,夹渣比气孔对接头疲劳强度影响要大. 通过上述介绍可见焊接缺陷对接头疲劳强度地影响,不但与缺陷尺寸有关,而旦还决定于许多其他因素,如表面缺陷比内部缺陷影响大,与作用力方向垂直地面状缺陷地影响比其它方向地大；位于残余拉应力区内地缺陷地影响比在残余压应力区地大；位于应力集中区地缺陷(如焊缝趾部裂纹>比在均匀应力场中同样缺陷影响大.2.3 焊接残余应力对疲劳强度地影响焊接残余应力是焊接结构所特有地特征,因此,它对于焊接结构疲劳强度地影响是人们广为关心地问题,为此人们进行了大量地实验研究工作.实验往往采用有焊接残余应力地试样与经过热处理消除残余应力后地试样,进行疲劳实验作对比.因为焊接残余应力地产生往往伴随着焊接热循环引起地材料性能变化,而热处理在消除残余应力地同时也恢复或部分地恢复了材料地性能,同时也因为实验结果地分散性,因此对实验结果就产生了不同地解释,对焊接残余应力地影响也就有了不同地评价.试举早期和近期一些人所进行地研究工作为例,可清楚地说明这一问题,对具有余高地对接接头进行地2×106次循环实验结果,不同研究者得出了不同结论.有人发现：热处理消除应力试样地疲劳强度比焊态相同试样地疲劳强度增加12.5%；另有人则发现焊态和热处理地试样地疲劳强度是一致地,即差异不大；但也有人发现采用热处理消除残余应力后疲劳强度虽有增加,但增加值远低于12.5%等等.对表面打磨地对接接头试样实验结果也是如此,即有地实验认为,热处理后可提高疲劳强度17%,但也有地实验结果说明,热处理后疲劳强度没有提高等.这个问题长期来使人困惑不解,直到前苏联一些学者在交变载荷下进行了一系列实验,才逐渐澄清了这一问题.其中最值得提出地是Trufyakov对在不同应力循环特征下焊接残余应力对接头疲劳强度影响地研究.实验采用14Mn2普通低合金结构钢,试样上有一条横向对接焊缝,并在正反两面堆焊纵向焊道各一条.一组试样焊后进行了消除残余应力地热处理,另一组未经热处理.疲劳强度对比实验采用三种应力循环特征系数r=-1, 0, +0.3.在交变载荷下(r=-1>,消除残余应力试样地疲劳强度接近130MPa,而未经消除残余应力地仅为75MPa,在脉动载荷下(r=0>,两组试样地疲劳强度相同,均为185MPa.而当r=0.3时,经热处理消除残余应力地试样疲劳强度为260MPa,反而略低于未热处理地试样(270MPa>.产生这个现象地主要原因是：在r值较高时,例如在脉动载荷下(r=0>,疲劳强度较高,在较高地拉应力作用下,残余应力较快地得到释放,因此残余应力对疲劳强度地影响就减弱；当r增大到0.3时,残余应力在载荷作用下,进一步降低,实际上对疲劳强度已不起作用.而热处理在消除残余应力地同时又软化了材质,因而使得疲劳强度在热处理后反而下降.这一实验比较好地说明了残余应力和焊接热循环所引起材质变化对疲劳强度地影响.从这里也可以看出焊接残余应力对接头疲劳强度地影响与疲劳载荷地应力循环特性有关.即在循环特性值较低时,影响比较大.前面己指出,因为结构焊缝中存有达到材料屈服点地残余应力,因此在常幅施加应力循环作用地接头中,焊缝附近所承受地实际应力循环将是由材料地屈服点向下摆动,而不管其原始作用地循环特征如何.例如标称应力循环为+S1到-S2,则其应力范围应为S1+S2.但接头中地实际应力循环范围将是由Sy(屈服点地应力幅>到Sy-(S1+S2>.这一点在研究焊接接头疲劳强度时是非常重要地,它导致了一些设计规范以应力范围代替了循环特征r.此外,在实验过程中,试件地尺寸大小、加载方式、应力循环比、载荷谱也对疲劳强度有很大地影响3 改善焊接结构疲劳强度地工艺方法焊接接头疲劳裂纹一般启裂位置存在于焊根和焊趾两个部位,如果焊根部位地疲劳裂纹启裂地危险被抑制,焊接接头地危险点则集中于焊趾部位.许多方法可以用于提高焊接接头地疲劳强度,①减少或消灭焊接缺欠特别是开口缺陷；②改善焊趾部位地几何形状降低应力集中系数；③调节焊接残余应力场,产生残余压缩应力场.这些改进方法可以分为两大类,如表1所示.焊接过程优化方法不仅是针对提高焊接结构疲劳强度而考虑,同时对焊接结构地静载强度、焊接接头地冶金性能等各方面都有极大地益处,这方面地资料很多在此不多赘述.下面从工艺方法角度考虑分三部分详细论述改善焊接接头疲劳强度地主要方法.3.1 改善焊趾几何形状降低应力集中地方法1> TIG熔修国内外地研究均表明,TIG熔修可大幅度提高焊接接头地疲劳强度,这种方法是用钨极氩弧焊方法在焊接接头地过渡部位重熔一次,使焊缝与基本金属之间形成平滑过渡.减少了应力集中,同时也减少了该部位地微小非金属夹渣物,因而使接头部位地疲劳强度提高.熔修工艺要求焊枪一般位于距焊趾部位0.5~1.5mm处,并要保持重熔部位洁净,如果事先配以轻微打磨效果更佳.重要地是重熔中发生熄弧时,如何处理重新起弧地方法,因为这势必影响重熔焊道地质量,一般推荐重新起弧地最好位置是在焊道弧坑之前面6mm处,最近国际焊接学会组织欧洲一些国家和日本地一些焊接研究所,采用统一由英国焊接研究所制备地试样进行了—些改善接头疲劳强度方法有效性地统一性研究,证实经该方法处理后该接头地2×106循环下地标称疲劳强度提高58%,如果将得到地211MPa地疲劳强度标称值换算成相应地特征值(K指标> 为144MPa.它己高出国际焊学会地接头细节疲劳强度中地最高地FAT 值.2> 机械加工若对焊缝表面进行机械加工,应力集中程度将大大减少,对接接头地疲劳强度也相应提高,当焊缝不存在缺陷时,接头地疲劳强度可高于基本金属地疲劳强度.但是这种表面机械加工地成本很高,因此只有真正有益和确实能加工到地地方,才适宜于采用这种加工.而带有严重缺陷和不用底焊地焊缝,其缺陷处或焊缝根部应力集中要比焊缝表面地应力集中严重地多,所以在这种情况下焊缝表面地机械加工是毫无意义地.如果存有未焊透缺陷,因为疲劳裂纹将不在余高和焊趾处起始裂,而是转移到焊缝根部未焊透处.在有未焊透缺陷存在地情况下,机加工反而往往会降低接头疲劳强度.有时不用对整体焊缝金属进行机加工,而只需对焊趾处采用机械加工磨削处理,这种做法亦能大幅度提高接头疲劳强度.研究表明,在这种情况下,起裂点不是在焊趾处,而是转移到焊缝缺陷部位.前苏联Makorov对高强钢(抗拉强度σb=1080 MPa>横向对接焊缝地交变载荷地疲劳强度实验表明,在焊态条件下2×106循环次数时疲劳强度为±150MPa,如果对焊缝进行机械加工处理,除去余高,则疲劳强度提高到±275MPa,这已与基本金属地疲劳强度相当.但如果对焊趾处进行局部磨削加工,其疲劳强度为±245MPa,它是机加工效果地83%,与焊态相比,疲劳强度提高65%,当然不论是采用机加工方法,还是磨削方法,如果不能仔细按要求进行,以便保证加工效果,疲劳强度地提高是有限地.3> 砂轮打磨采用砂轮磨削,虽然其效果不如机械加工,但也是一种提高焊接接头疲劳强度地有效方法.国际焊接学会推荐采用高速电力或水力驱动地砂轮,转速为(15000~40000>/min,砂轮由碳-钨材料制作,其直径应保证打磨深度半径应等于或大于1/4板厚.国际焊接学会最近地研究表明,试样经打磨后,其2×106循环下地标称疲劳强度提高45%,如果将得到地199MPa疲劳强度标称值换算成相应地特征值(135MPa>它也高于国际焊接学会地接头细节疲劳强度中地最高地FAT值.要注意地是磨削方向应与力线方向一致,否则在焊缝中会留下与力线垂直地刻痕,它相当于应力集中源,起到降低接头疲劳强度地作用.4> 特种焊条方法本方法是研制了一种新型地焊条,它地液态金属和液态熔渣具有较高地溶湿能力,可以改善焊缝地过渡半径,减小焊趾角度,降低焊趾处地应力集中程度,从而提高焊接接头地疲劳强度.与TIG熔修地缺点相类似,它对焊接位置具有较强地选择性,特别适合于平焊位置和平角焊,而对于立焊、横焊和仰焊,它地优越性就显著降低了.3.2调整残余应力场产生压缩应力地方法1> 预过载法假如在含有应力集中地试样上施加拉伸载荷,直到在缺口处发生屈服,并伴有一定地拉伸塑性变形,卸载后,载缺口及其附近发生拉伸塑性变形处将产生压缩应力,而在试样其它截面部位将有与其相平衡地低于屈服点地拉伸应力产生.受此处理地试样,在其随后地疲劳实验中,其应力范围将与原始未施加预过载地试样不同,即显著变小,因此它可以提高焊接接头地疲劳强度.研究结果表明,大型焊接结构(如桥梁、压力容器等>投入运行前需进行一定地预过载实验,这对提高疲劳性能是有利地.2> 局部加热采用局部加热可以调节焊接残余应力场,即在应力集中处产生压缩残余应力,因而对提高接头疲劳强度是有利地.这种方法目前限用于纵向非连续焊缝,或具有纵向加筋板地接头.。
不锈钢复合板封头复层母材条形缺陷成因及案例分析
不锈钢复合板封头复层母材条形缺陷成因及案例分析摘要：本文分析了某设备制造厂外协的Q345R/S30408不锈钢复合板封头出现的复层母材条形缺陷的原因及过程，并通过制造工艺过程分析及铁素含量分析、化学成份分析、金相组织分析等定量分析，确定了此炉批号产生复合板封头复层条形缺陷为环境开裂机理-晶间腐蚀现象即具备缺陷形成的三个要素。
关键词：不锈钢复合板封头；条形缺陷；腐蚀某厂外协采购的Q345R/S30408不锈钢复合板封头回厂后，在进行不锈钢层打磨去除退火氧化层后，进行不锈钢复层全表面PT检查，发现不锈钢复层表面存在大量条形缺陷。
并且发现此问题后，对后续进厂的同炉批号、同制作工艺的封头进行上述检查，均存在类似问题。
1、Q345R/S30408不锈钢复合板封头缺陷描述及封头成型过程简述1.1复合板封头不锈钢复层宏观检查图1显示的是复合板封头不锈钢复层抛光后，全表面PT检查样品，从图1可以看出不锈钢复层表面沿周向存在大量条形缺陷。
对上述条形缺陷进行打磨清除后PT检查缺陷消除（1mm深度）图1缺陷形状1.2封头制作工艺过程简述封头采用冷旋压工艺进行成型，然后进行620℃退火空冷方式进行消应力热处理，然后对不锈钢复层进行酸洗钝化处理（HNO3+HF+H2O）。
2、原因分析在复合板封头复层发现条形缺陷后，对成型前封头原材料质保书进行审核，审查内容包括：原材料基层、复层及复合板化学成分、力学性能、晶间腐蚀、贴合率性能均符合相关标准要求。
鉴于原材料符合相关工艺要求，但封头成型后不锈钢存在缺陷情况，我方采取一下几个方面对缺陷产生原因进行分析：复层从化学成分、复层金相组织检测、复层铁素体含量、以及封头制作工艺几个方面进行原因分析。
2.1铁素体含量分析对封头不锈钢复层缺陷表面进行铁素体含量检查以及缺陷打磨去除后铁素体含量检查，铁素体含量均为3.6-3.8%之间满足GB24511附录要求。
故排除因铁素体含量过高或过低在旋压过程中施加外力及退火热处理处理时δ-铁树体转变成σ相铁素体，导致材料性能恶化。
某核电容器产品封头表面裂纹原因分析及改进措施姜楠
某核电容器产品封头表面裂纹原因分析及改进措施姜楠发布时间：2021-08-17T03:37:00.568Z 来源：《电力设备》2021年第6期作者：姜楠佟多广舒哲[导读] 本文对某核电厂奥氏体不锈钢容器封头的表面裂纹进行深入分析和调查，有针对性的提出改进措施和处理方案，并在核安全文化方面加强管理，为核电厂的安全稳定运行提供保障，同时为减少类似问题起到借鉴作用。
姜楠佟多广舒哲（哈尔滨锅炉厂有限责任公司黑龙江哈尔滨 150046）摘要：本文对某核电厂奥氏体不锈钢容器封头的表面裂纹进行深入分析和调查，有针对性的提出改进措施和处理方案，并在核安全文化方面加强管理，为核电厂的安全稳定运行提供保障，同时为减少类似问题起到借鉴作用。
关键词：表面裂纹；奥氏体不锈钢；稳定运行；核电厂；引言奥氏体不锈钢压力容器是工业生产中的常用设备，广泛应用于核电、化工行业，运行在高温高压腐蚀性介质环境下。
裂纹是压力容器中最危险的缺陷之一，它是导致容器发生脆性破坏的主要因素，同时又会促进疲劳破裂和腐蚀破裂的产生。
1、产品结构国内某核电产品卸压箱主要结构为圆筒形容器，主体材料为Z2CN18.10奥氏体不锈钢，内径为φ3300mm，壁厚50mm，总长为5930mm，总高为5050mm。
封头为标准椭圆形封头，其内径为φ3300mm，由Z2CN18.10奥氏体不锈钢先拼接后冲压而成。
2、问题描述在核电厂现场目视检查过程中，发现在产品左封头表面发现两处裂纹缺陷，两处裂纹区域中主裂纹走向为水平方向，其余微小裂纹在主裂纹四周分布，裂纹深度在 5-7mm，主裂纹长度分别为 5mm、8mm。
3.1钢板制造厂检验及入厂复验钢厂按照卸压箱用Z2CN18-10钢板采购规程的要求对不锈钢板进行了理化性能检验、无损检测和表面检查。
钢板入厂后进行入厂复验，检验项目包括化学成分分析、晶间腐蚀、常温力学性能、金相检测、表面目视检测、超声波检测、修磨处渗透检测，检测结果合格。
关于椭圆形封头开孔补强问题的初步分析
关于焊接缺陷等级评定几个问题的讨论海安县锅炉压力容器检验所谢山俊众所周知，在锅炉、压力容器、压力管道制造和安装过程中，焊接质量非常重要。
焊接部位最容易产生焊裂、未熔合、未焊透、咬边、夹杂物和晶界开裂等缺陷，这些缺陷又可能是裂纹源。
因此，正确地做好焊接缺陷等级评定工作不仅能保证产品质量，而且能保证产品的安全经济运行。
但目前焊接缺陷等级评定情况却不尽人意，存在着这样那样的问题。
观念的陈旧，规范的严格，安全与经济的矛盾，不利于无损检测工作的进一步开展。
下面就焊接缺陷等级评定的几个问题进行讨论：一、缺陷等级评定中存在的问题1、规范标准不统一焊接检测标准尚未国际化，都是由国家、地区或部门制定，不同的标准在缺陷定量及评定方法上都有差别，如焊缝超声波探伤，有的标准采用长横孔进行灵敏度调节，有的标准则采用短横孔或柱孔进行灵敏度调节，不同的反射体反射当量均各有差异。
在定量上，不同标准对同一级别规定的允许缺陷数量亦不相同。
造成这种现象，一方面是因为标准的制定没有建立在一个统一的试验和理论分析基础上，另一方面则是因为检测技术上认识不统一造成的检测方法不统一。
焊接检测标准的不统一，不便于国际间的交流及产品质量的相互认可。
2、标准的人为因素焊接中产生的缺陷对材料的性能会发生很大影响，其影响程度随着缺陷的性质、大小、位置、厚度的不同而不同。
有人作了研究，用相同材料制成大小不同的具有相似外形轮廓的一对焊缝试样，每一试样含有成比例尺寸的裂纹，进行断裂韧性计算，结果大尺寸试样产生破坏的应力低于小尺寸试样产生破坏所需要的应力。
但现行标准对缺陷等级评定并不能实际地反映这些特点，却带着明显的人为因素。
如射线探伤对点状缺陷等级评定，规定不同级别允许缺陷点数随工件壁厚成几何级数变化，显然这不是缺陷大小对产品危害程度的体现，而是工作中记忆方便的数学规律，是人为加上去的。
3、缺陷等级评定只注重大小、长度，不注重自身高度和深度现行缺陷评定标准只记录缺陷平面大小、长度，不注重自身高度和深度，缺陷的返修也只依据大小和长度。
2205双相钢复合板厚壁封头成形技术探讨
图 6 封头固溶加热出炉图
图 9 封头固溶加热水冷图
图 7 水冷平台结构示意
( a)
图 8 球形喷头结构示意
3) 固溶水冷: 经固溶加热的封头快速送至水 冷平台后, 立即打开球形的阀门, 对加热封头的复 层内表面进行全方位、全面积的喷水冷却, 以 4~ 5 s中有液态水流下为宜, 水量经过计算确定, 封 头固溶加热水冷情况见图 9。
# 34#
应符合 GB 6654的规定 (要求材料做 - 20 e 的夏 比冲击试验, 满足 - 20 e A KV \ 24 J( 其中一个最 小值 \ 17 J) );
( 3) 复合钢板复层与基层结合面的剪切强度 应 \210M P a;
( 4) 复合钢板界面结合部应按 JB 4733附录 A/ 爆炸不锈钢复合钢板超声波检测方法 0进行超 声检测, 其结果应符合 B1级的规定;
Rm /M P a Rp0. 2 /M P a A 5 /%
620~ 880
\ 450
\ 25
HRC [ 28
( 3) 金相要求 复层材料金相组织为奥氏体和铁素体, 其中 铁素体相占 40% ~ 60% 。 1. 3 复合钢板要求 复合钢板除满足 JB 4733 的规定外, 还应符 合以下规定: ( 1) 复合钢板应逐张取样做性能试验; ( 2) 复合钢板中基层钢板的屈服极限、强度 极限、伸长率应符合 JB 4733中的规定, 冲击功值
LUO D ing- m ing ( Ch ina P etro leum Eng ineering Co. , L td. , Southw est Com pany, Chengdu 610017, Ch ina)
A bstract: A high- pressure liqu id- vapor separator she ll choose 2205+ 16M nR duplex steel clad, thickness o f ellipsoida l head for ( 4+ 80) mm. In the e llipso idal head pressure form ing process, to ensure the head o f 16M nR base m echan ica l propert ies and 2205 c lad co rrosion resistance is d ifficu l.t A fter repeated trial- produce, the duplex stee l clad heavy w all- head form ing techn ica l prob lem s w ere solved effect ively, and it is a successful experience fo r dup lex steel clad heavy w a ll- head. K ey words: duplex stee l clad; e llipso idal head; fo rm ing techno logy
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393120.00
1550640.00
1099204.00
节约费用
采用缩口封头、取消坡口打磨，全年按照月产量1820台计算可以节约费用（人民币）
109.9万元
--- Optimization Never Ending / 持续改善
永无止境
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19/20
Q&A
报告完成，谢谢！
--- Optimization Never Ending / 持续改善
永无止境
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4/20
产品简介 筒体
+
衬环
+ +
封头
=
内容器
--- Optimization Never Ending / 持续改善
永无止境
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5/20
改善前1：数据分析
2011年焊缝一次合格 率指标：97.5 2011年焊缝一次合格率 实际完成：97.35
2011年焊缝RT一次合格率
100.00%
第二阶段（8-12月）对策实施：焊缝 RT平均一次合格率实际达成99.15%
--- Optimization Never Ending / 持续改善
永无止境
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14/20
评价结果
2013年每月拍片数及一次合格率
月份 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 拍片 数小计 87960 76482 110690 返修片 小计 653 238 241 质量目标 RT 一次 合格片 一次合格率 87307 99.26% 99.30% 76244 110449 0 0 0 0 0 0 0 0 0 99.58% 99.69% 99.78% 99.30% 99.30% 99.30% 99.30% 99.30% 99.30% 99.30% 99.30% 99.30% 99.30% 99.30%
--16/20
成果固化
取消：板材坡口打磨工序 板材下料 板材卷圆 取消：衬环制作工序 内环缝焊接
纵缝焊接
内环缝组对
纵缝RT
环缝RT
--- Optimization Never Ending / 持续改善
永无止境
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17/20
成果固化
--- Optimization Never Ending / 持续改善
--- Optimization Never Ending / 持续改善
永无止境
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6/20
改善前2：现状分析
精度 不高
间隙不均衡，后续焊接困难
衬环下料
衬环卷圆
衬环焊接 衬环安装
衬环点焊
焊缝组对时，由于衬环、筒 体、封头，三者的接触点不能 紧密相贴，出现间隙不均匀， 最终影响焊缝RT一次合格率。
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15/20
主要改善成果
改善前描述:
封头—直边 衬环—加装 坡口—打磨
改善后描述:
封头—缩口 衬环—取消 坡口—取消
--- Optimization Never Ending / 持续改善
有形 1. 省去衬环材料； 成果 2. 省去衬环制作安装工 序； 3. 节约作业场地。
永无止境
无形 1. 简化生产工艺； 成果 2. 提高焊缝RT合格率。 3. 降低了制作成本
焊枪角度—易调 焊枪高度—易控 焊接参数—可设
焊缝RT合格率 平均稳定在 99%左右。
--- Optimization Never Ending / 持续改善
永无止境
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13/20
评价结果
2011年焊缝RT 平均一次合格 率实际达成 97.35%
第一阶段（4-7月）对 策实施：焊缝RT平均 一次合格率实际达成 96.86%
焊缝RT一次合格率
100.00% 99.00% 98.00% 97.00% 96.00% 95.00% 94.00%
2013年焊缝RT一次合格率
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
RT一次合格率 99.26 99.69 99.78
--- Optimization Never Ending / 持续改善
永无止境
永无止境
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9/20
设定目标
2012年焊缝RT一次合格率
100.00%
第二阶段：（8-12） 月份对策实施后，焊 缝 月份对策实施后，焊 缝一次合格率在稳步 上升中达到97.5%
RT一次合格率
98.00%
97.00%
96.00%
95.00%
99.00%
98.00%
焊缝RT合格 率波动较大 不稳定
一次合格率
97.00%
96.00%
95.00%
94.00%
93.00%
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
RT一次合格率 97.50% 98.50% 98.13% 98.00% 97.55% 96.94% 95.51% 96.72% 97.84% 97.30% 97.12% 97.11%
--- Optimization Never Ending / 持续改善
永无止境
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7/20
改善前3：现状分析
坡口打磨
气瓶内容器是由整块板材卷 制而成，在卷制前需对内容 器的纵向、横向对接边进行 30°V型坡口打磨。
弊端
1、粉尘多 2、效率低 3、噪音大 4、费用高 5、返修率高 6、焊接难度大 7、劳动强度大
永无止境
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18/20
附带成本节约
课题名称
封头、板材坡口改善
衬环加工与安装 外购缩口与直边封头 成本 差价
项
目
打坡口加工成本
衬环材料成本
节约费用
月度节约 费用
26609.33
161451.00
194211.00
129220.00
91600.33
年度节约 费用
319312.00
1937412.00
8月 至 12月
许忠华 卢晓东
吴诚忠
--- Optimization Never Ending / 持续改善
永无止境
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11/20
对策实施（第一阶段）
环缝 焊接 坡口 筒体
RT 成像
第一阶段取得的成效（4月1日—7月31日）
1、间隙均匀、紧密 2、焊缝RT一次合格率平均可达96%
第一阶段存在的问题
1、手工坡口打磨尺寸不一 2、对接板厚存在差异 3、焊枪角度、高度不易控制
4、焊接参数不易设定
--- Optimization Never Ending / 持续改善
5、缩口封头质量不稳定
永无止境
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12/20
对策实施（第二阶段）
第二阶段对策实施 后，RT合格率明 显提高
直边 筒体
参数调整
第二阶段 对策实施 （8月1日— 12月31日 坡口打磨—取消 对边板厚—稳定 缩口与筒体—间隙变小
中集能化食品装备板块 2013年一季度精益优秀案例展示
- 封头、板材坡口改善
张家港中集圣达因低温装备有限公司
2013年4月27日
--- Optimization Never Ending / 持续改善
永无止境
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1/20
课题来源
圣达因 2013年度经营方针
部门承接 公司年度经营方针
精益推进部 年度精益课题汇总
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8-12月份：平均一次合格率为 99.15% 10/20
改善对策
序号 改善 项目 问题点 对策 1.采用缩口封头； 2.采用坡口筒体。 目标：使衬环与封头、 筒体之间的接触面相对 紧密 （焊缝RT一次合格率达 到97.5%） 实施 时间 实施者 确认者
第一 阶段
封头 改进
焊缝组对 间隙不均
永无止境
封头—缩口 衬环—取消 筒体坡口—取消
提升焊缝RT一次合格率 （2012年公司年度指标98%）
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工艺流程简介
坡口打磨 纵 缝 焊 接
板材下料 衬环圆度误差大， 导致组对间隙过大 内环缝组对
板材卷圆
衬环制作
纵缝RT
内 环 缝 焊 接
环 缝 RT
--- Optimization Never Ending / 持续改善
8/20
--- Optimization Never Ending / 持续改善
永无止境
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问题解析：寻找真因
没有刨边设备 质控不够
作业人员体力消耗大
作业环境恶劣
工艺滞后
焊缝间隙大 衬环圆度不够
焊缝 返修 率高
急需解决问题
--- Optimization Never Ending / 持续改善
--- Optimization Never Ending / 持续改善
永无止境
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2/20
背景简介
愿景
封头—直边 衬环—焊接 筒体坡口—打磨 加装衬环—圆度不精 筒体坡口—打磨辛苦 焊缝RT一次合格率较低 （2011年公司年度指标97.5%， 实际平均达成97.35%）
--- Optimization Never Ending / 持续改善
永无止境
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20/20
94.00%
1
2 97.60%
3 95.35%
4 96.36%
5 96.66%
6 96.88%
7 97.54%
8 98.75%
9 99.13%
10 99.07%
11 99.29%
12 99.35%