圧力容器の製造において、シリンダの長手方向の溶接部をサブマージアーク溶接で溶接すると、長手方向の溶接部の端部またはその近傍に亀裂（以下、端末亀裂という）が発生することが多い。
これについては多くの人が研究を行っており、端末亀裂の主な原因は、溶接アークが縦方向の溶接の終端に近づくと、溶接が軸方向に拡大して変形し、横方向の張力を伴うことであると考えています。垂直方向と軸方向。開いた変形。
シリンダー本体には、圧延、製造、組立の過程で冷間加工硬化応力や組立応力も発生します。溶接プロセス中、端子位置決め溶接とアークストライクプレートの拘束により、溶接応力の終了時に大きな伸びが発生します。
アークが端子位置決め溶接部およびアークストライクプレートに移動すると、この部分の熱膨張と変形により、溶接端子の横方向引張応力が緩和され、拘束力が軽減され、溶接金属が正確に溶接されます。溶接端子部で固化 大きな引張応力により端子割れが発生します。
上記の理由の分析に基づいて、2 つの対策が提案されます。
1つは、アークストライクプレートの幅を広げて拘束力を高めることです。
2 つ目は、スロット付き弾性拘束アーク ストライク プレートを使用することです。
ただし、上記の対策を実際に講じた後でも、問題は効果的に解決されていません。
例えば、弾性拘束アークストライクプレートを使用しても、縦方向の溶接部の端末割れは依然として発生し、板厚が薄く、剛性が低く、無理に組み付けたシリンダを溶接する場合、端末割れが発生することが多い。
ただし、シリンダの長手溶接部の延長部に製品試験板がある場合には、仮付け溶接等の条件は製品試験板がない場合と同様であるにもかかわらず、長手継ぎ目の端末割れが少ない。
テストと分析を繰り返した結果、縦方向の継ぎ目の端での亀裂の発生は、溶接端での避けられない大きな引張応力だけでなく、他のいくつかの非常に重要な理由にも関連していることがわかりました。
初め。端子クラックの原因解析
1. 端子溶接部の温度場の変化
アーク溶接では、溶接熱源が縦溶接の終端に近づくと溶接終端の常温場が変化し、終端に近づくほどその変化が大きくなります。
アークストライクプレートのサイズはシリンダに比べて非常に小さいため、その熱容量も非常に小さく、アークストライクプレートとシリンダの接続は仮付け溶接のみであるため、ほとんど不連続であるとみなすことができます。 。
そのため、端子溶接部の熱伝達状態が非常に悪くなり、局所的な温度が上昇し、溶融池の形状が変化し、それに伴って溶け込み深さも増加します。溶融池の凝固速度は、特にアークストライクプレートのサイズが小さすぎる場合、およびアークストライクプレートとシリンダ間の仮付け溶接部が短すぎて薄すぎる場合に遅くなります。
2. 溶接入熱の影響
サブマージアーク溶接で使用される溶接入熱は他の溶接法に比べて非常に大きいことが多いため、溶け込み深さが深く、溶着金属量が多く、フラックス層で覆われているため溶融池が大きくなり、溶融池の凝固速度が大きい。溶接線および溶接線の冷却速度が他の溶接法に比べて遅いため、結晶粒が粗大となり偏析が激しくなり、高温割れが発生しやすい条件となります。
また、溶接部の横方向の収縮が隙間の開口部に比べて非常に小さいため、端子部の横方向の引張力が他の溶接法に比べて大きくなります。これは、面取りされた中厚のプレートや面取りされていない薄いプレートに特に当てはまります。
3. その他の状況
無理に組み付けると組み付け品質が要求を満たさなくなり、母材中のSやPなどの不純物含有量が多すぎ、偏析によるクラックの発生にもつながります。
第二に、端子クラックの性質
末端亀裂はその性質上熱亀裂に属し、熱亀裂はその形成段階により結晶亀裂と亜固相亀裂に分けられます。端子クラックが発生する箇所は端子自体の場合もあれば、端子周囲から150mm以内の場合もあり、表面クラックの場合もあれば内部クラックの場合もあり、ほとんどの場合は内部クラックです。ターミナル周辺で発生します。
端子亀裂の性質は基本的に準固相亀裂に属していることがわかります。つまり、溶接端子がまだ液体状態にある場合、端子付近の溶融池は凝固していますが、まだ溶融状態にありません。固相線よりわずかに低い高温 強度ゼロの状態で、端子に複雑な溶接応力（主に引張応力）が作用して亀裂が発生し、
溶接部の表面付近の表層は放熱しやすく、温度が比較的低く、すでに一定の強度と優れた塑性特性を備えているため、溶接部の内部に端子亀裂が存在することが多く、肉眼では確認できません。
三番目。端子割れ防止対策
端末亀裂の原因に関する上記の分析から、サブマージ アーク溶接縦方向シームの端末亀裂を克服するための最も重要な対策は次のとおりであることがわかります。
1. アークストライクプレートのサイズを適切に大きくする
人々は、アーク ストライク プレートの重要性について十分に理解していないことが多く、アーク ストライク プレートの機能は、アークが閉じたときにアーク クレーターを溶接部の外に導くことだけだと考えています。鋼材を節約するために、一部のアークストライカーは非常に小さく作られ、正真正銘の「アークストライカー」になります。これらの慣行は非常に間違っています。アークストライクプレートには 4 つの機能があります。
(1) アーク開始時の溶接破断部とアーク停止時のアーククレーターを溶接部の外側に導きます。
（２）縦シームの端末部の拘束度を強化し、端末部に発生する大きな引張応力に耐える。
(3) 端子部の温度場を改善し、熱伝導を良くし、端子部の温度が上がりすぎないようにする。
(4) 端子部の磁界分布を改善し、磁気の偏りを低減します。
上記の 4 つの目的を達成するには、アークストライクプレートは十分なサイズが必要であり、厚さは溶接部と同じである必要があり、そのサイズは溶接部のサイズと鋼板の厚さに依存する必要があります。一般的な圧力容器の場合、長さおよび幅は140mm以上を推奨します。
2. アークストライクプレートの組み立てと仮付け溶接に注意してください
アークストライクプレートとシリンダー間の仮付け溶接は十分な長さと厚さが必要です。一般的に、仮付け溶接の長さと厚さは、アークストライクプレートの幅と厚さの 80% 以上である必要があり、連続溶接が必要です。単純に「スポット」溶接することはできません。縦継ぎ目の両側には、中厚板の溶接厚さを十分に確保し、必要に応じて一定の開先を設ける必要があります。
3. シリンダの端子部の位置決め溶接に注意
シリンダーを丸めた後の仮付け溶接中に、縦方向の継ぎ目の端での拘束度をさらに高めるために、縦方向の継ぎ目の端での仮付け溶接の長さは 100 mm 以上である必要があり、溶接部の厚さが十分であり、亀裂がないこと、溶融不足などの欠陥がないこと。
4. 溶接入熱の厳密な管理
圧力容器の溶接プロセスでは、溶接入熱を厳密に制御する必要があります。これは溶接継手の機械的特性を確保するだけでなく、亀裂の防止にも非常に重要な役割を果たします。サブマージアーク溶接の溶接電流の大きさは温度場や溶接入熱に直接関係するため、端子割れの感受性に大きな影響を与えます。
5. 溶融池の形状と溶接形状係数を厳密に制御
サブマージアーク溶接における溶接池の形状と形状因子は、溶接割れの発生しやすさと密接に関係しています。したがって、溶融池のサイズ、形状、形状因子は厳密に管理される必要があります。
4つ目。結論
サブマージアーク溶接を使用してシリンダーの長手方向の継ぎ目を溶接する場合、長手方向の継ぎ目終端亀裂が発生するのは非常に一般的ですが、長年にわたって十分に解決されていませんでした。試験と分析を通じて、サブマージ アーク溶接の縦方向シームの端に亀裂が発生する主な原因は、この部分の大きな引張応力と特殊な温度場の共同作用の結果であることがわかりました。
アークストライクプレートのサイズを適切に大きくし、仮付け溶接の品質管理を強化し、溶接入熱と溶接部の形状を厳密に管理するなどの対策を講じることにより、浸漬終了部の亀裂の発生を効果的に防止できることが実践で証明されています。アーク溶接。
投稿時間: 2023 年 3 月 1 日
