螺旋埋弧焊管内焊热裂纹产生的原因及对策

螺旋埋弧焊管在成型过程中容易产生内焊热裂纹。主要分析了内焊热裂纹的特征及其产生原因。结合螺旋焊管的成型特点,对于焊接调整中应注意的问题,提出了建议。

目前,国内螺旋埋弧焊管生产厂家大多采用上卷式成型工艺。上卷成型,其焊接方式为先内焊、后外焊,内焊即在钢板变形区施焊。在生产时,如果各项工艺参数及变形控制不理想,就容易产生内焊热裂纹,给产品质量带来较大的影响。我从事螺旋焊管成型工作30余年,在此对产生内焊热裂纹的原因进行了分析,并提出解决办法,如有不妥之处,请专家指正。

1内焊热裂纹产生的原因

1.1成型工艺因素分析

(1)目前,国内螺旋埋弧焊管机组大多采用上卷式成型,先内焊后外焊,内焊点未出成型变形区,因为1#、2#、3#辊是变形辊,即使是下坡焊,内焊点也出不了3#辊,内焊后,尤其递送边还要继续变形,容易产生内焊裂纹。

(2)由于内焊在咬合点施焊,2#、3#辊都要为内焊留有空间,成型辊子控制不到递送边的边缘,递送边的变形不足,成型缝两边曲率不一致,易产生内焊裂纹。

(3)螺旋成型对月牙弯比较敏感,因为月牙弯会改变实际成型角,需要用摆动后桥来弥补,而摆动后桥实际就是有意制造咬合点处成型缝两边的错位现象,由此因素导致对头前后裂纹产生的几率较高。

1.2成型调整因素分析

(1)测圆调型不准确,成型参数不协调,成型器内外钢管中心线不一致,导致咬合点处成型缝两边产生错位,即:一边超前,另一边滞后,称为“超越”现象。在下卷成型方式可以看见此种现象,虽然上卷成型在咬合点附近焊接,看不见此种现象,但其影响依然存在。如果内焊缝承受剪切应力达到一定程度后将产生应力热裂缝。

(2)成型缝两边曲率差异大。一般情况下,自由边的曲率都比较理想,递送边则不同,由于受客观条件的限制,递送边变形不如自由边变形充分,当变形不足达到一定程度时,递送边向外翘曲的力致使内焊撕裂,此时虽然咬合点处的成型缝是平的,但经过内焊后为严重的上错边。

(3)整体变形不足,管坯残余应力大,尤其是焊速高、小角度时,使焊缝两侧形成张力,易产生裂纹。

(4)焊垫辊高度不恰当,如过高,咬合点处局部应力过大,容易产生裂纹。

2应力热裂纹的特征

(1)应力热裂纹多发生在管径小于<325 mm,且成型角小于40°的规格范围内。

(2)应力热裂纹具有连续性或发生频率较高的特点。

(3)应力热裂纹撕裂长度较长,一般大于150mm,且伴有严重上错边,裂纹形态为纵向。

3防止热裂纹产生的对策

3.1成型时应从以下几个方面调整控制

首先,必须保证成型工艺参数计算准确,下达正确调整准确到位;其二,精细调整控制成型变形量使钢带弯曲变形充分,尽量减小自由边与递送边的曲率差异;其三,正确调整焊垫辊高度,避免出现咬合点局部应力过大。

3.2焊接因素控制

笔者在此讨论的是成型调整不当造的成内焊缝应力热裂缝,因而涉及到焊接工艺问题,结合生产实践中出现的比较直观的问题,提出如下建议。

(1)内焊焊接位置示意图如图1所示,内焊不能采用上坡焊,实际上目前都是下坡焊,因为螺旋埋弧焊管,内焊焊点本身就未出主变形区(即1#、2#、3#辊),如果采用上坡焊时,内焊点提前且未过2#辊,此时管坯变形严重不足,内焊缝最容易撕裂。

(2)内焊点不宜偏离中心太远。因为偏离中心太远,内焊道呈蘑菇形,余高马鞍形,如图2所示。此种形状焊道不利于焊接熔池杂质排出(夹渣为裂纹诱因),且应力状况较差。

(3)在保证重合量的前提下,内焊焊接规范参数不宜过大。对于双丝焊,焊丝间距不宜过大,规范参数过大或间距过大,就延长了熔池的长度。钢管在前进的过程中,难免受到振动及推、拉、扭等外力的影响,熔池增长,产生轻微裂纹的机会就增大。

4结论

总而言之,螺旋埋弧焊管焊接过程中,影响焊接的因素较多,必须在空间曲线上动态施焊,而且对于成型和焊接调整要求较高,若调整得当,完全可以消除内焊裂纹,生产出高质量的钢管。