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- 2019/5/31 閱讀次數(shù)：[755]
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蒸發(fā)管螺旋6061鋁管內(nèi)焊縫“馬鞍形”問題
則焊縫的應(yīng)力集中系數(shù)大,蒸發(fā)管螺旋6061鋁管內(nèi)焊縫“馬鞍形”問題控制輸送用鋼管埋弧焊內(nèi)、外焊縫余高的重要性。焊縫的余高大.容易形成應(yīng)力腐蝕裂紋。外焊縫余高大,不利于防腐;內(nèi)焊縫余高大,將會增加輸送介質(zhì)的能源損失等。重點介紹了螺旋6061鋁管內(nèi)焊縫易出現(xiàn)的馬鞍形”問題。馬鞍形”內(nèi)焊縫在焊趾處的應(yīng)力相當大,這對用于輸送腐蝕性介質(zhì)的鋼管是最有害的為了延長鋼管的服役年限,必須對焊縫余高進行有效的控制。結(jié)合生產(chǎn)實際,提出了輸送用鋼管埋弧焊焊縫余高的控制措施。0前言無論是直縫6061鋁管(LSA W還是螺旋縫6061鋁管(SSA W,對其焊接質(zhì)量的評價,首先是看內(nèi)、外焊縫的余高及其形狀控制得好不好,焊縫流線是否規(guī)整等。焊縫余高大且不是圓滑過渡(即轉(zhuǎn)角半徑小),則焊縫焊趾部位的應(yīng)力集中系數(shù)大,對抗SCC不利。此外,外焊縫的余高大,會給管子的防腐作業(yè)增加難度,成本增高;內(nèi)焊的余高大,則對管道輸送介質(zhì)的摩擦阻力大,管輸耗能也就大。因此,生產(chǎn)6061鋁管時,必須控制內(nèi)、外焊縫的余高。API5L標準中規(guī)定的焊縫余高只是最低標準,而油氣輸送管線和海洋用管均將焊縫余高控制在2.5mm以下。輸送用6061鋁管的焊縫最大余高,多個標準中都作了規(guī)定,見表11焊縫余高大的負面影響 1.1焊趾處易形成應(yīng)力腐蝕裂紋(SCC對接接頭的應(yīng)力集中主要是焊縫余高引起的6061鋁管對接接頭中的工作應(yīng)力分布如圖1所示[1]從圖1看出,對接接頭的焊縫,其焊趾處的應(yīng)力最大。應(yīng)力集中系數(shù)的大小取決于焊縫余高h焊趾處夾角θ和轉(zhuǎn)角半徑r焊縫余高h增加,則θ角增加,r值減小,會使應(yīng)力集中系數(shù)增大。從圖1還可得出6061鋁管對接接頭幾何尺寸與應(yīng)力集中系數(shù)KT關(guān)系式為:KT=σmax/σ0焊縫的余高愈大,應(yīng)力集中程度愈嚴重,焊接接頭的強度反而會降低。焊后削平余高,只要不低于母材,減少應(yīng)力集中,有時反而可以提高焊接接頭的強度。焊縫的轉(zhuǎn)角半徑愈小,應(yīng)力集中的程度則愈大;反之,應(yīng)力集中的程度則愈小。因此,對埋弧焊縫的要求:一是余高要小;二是焊縫要圓滑過渡,使轉(zhuǎn)角半徑r值增大。
6061鋁管鋁板的焊縫均為對接接頭的焊縫,如果不控制好焊縫余高和轉(zhuǎn)角半徑,則焊趾處的應(yīng)力就大,以致焊管在服役過程尤其是腐蝕介質(zhì)中,如H2S水溶液、海水、海洋大氣等,易在焊趾處產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕裂紋。焊管在成型和焊接過程中不可避免地會產(chǎn)生殘余應(yīng)力,因此管坯在成型、焊接后要消除殘余應(yīng)力。擴徑可消除殘余應(yīng)力,但是殘余應(yīng)力很難完全消除,焊趾處的殘余應(yīng)力也就不可能消除。為了預(yù)防在焊趾處產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕裂紋,這就需要控制好成型、焊接時的殘余應(yīng)力,尤其是焊趾處的殘余應(yīng)力。國外油氣輸送鋼管生產(chǎn)廠家對焊管殘余應(yīng)力都有內(nèi)控標準。例如,日本NKK公司規(guī)定,UOE焊管內(nèi)表面的殘余壓應(yīng)力σr∧100MPa;日本住友金屬公司規(guī)定,UOE焊管內(nèi)表面不允許存在殘余拉應(yīng)力,即σr∧0;加拿大Welland公司規(guī)定每班檢查環(huán)切試樣的張開位移量ΔL,要求ΔL∧20mm[2]螺旋焊管的生產(chǎn)中,內(nèi)焊縫往往出現(xiàn)“馬鞍形”,即焊縫中間低,兩邊高,焊縫和母材基本上成直角,更談不上圓滑過渡了,這種焊縫在焊趾處的應(yīng)力集中度相當大。筆者在工作期間發(fā)現(xiàn),已服役多年的螺旋焊管內(nèi)焊縫的兩邊焊趾處腐蝕出很深的溝槽。
