Λόγω της άνισης εισόδου θερμότητας κατά τη διάρκεια της συγκόλλησης, το εσωτερικό πεδίο θερμοκρασίας, το πεδίο έντασης και η μικροδομή του κατασκευαστικού στοιχείου υφίστανται γρήγορες αλλαγές,που μπορεί εύκολα να οδηγήσει σε άνιση ελαστική-πλαστική παραμόρφωσηΩς εκ τούτου, τα εργασιακά κομμάτια που επεξεργάζονται με τεχνολογία συγκόλλησης επηρεάζονται περισσότερο από την υπολειπόμενη πίεση σε σύγκριση με άλλες μεθόδους επεξεργασίας.

01Τύποι τάσεων συγκόλλησης

Η πίεση που παρουσιάζεται στις συγκολλημένες κατασκευές μπορεί να χωριστεί κατά προσέγγιση σε δύο κατηγορίες με βάση τις αιτίες και τις ιδιότητές της

Θερμική πίεση:Η ένταση που προκαλείται από την άνιση θέρμανση και ψύξη κατά τη διάρκεια της διαδικασίας συγκόλλησης.

Τεχνική ανάλυση:Η πίεση που προκαλείται από την άνιση μεταμόρφωση των ιστών στην περιοχή της άρθρωσης κατά τη διάρκεια της διαδικασίας συγκόλλησης δημιουργείται συχνά όταν το ισοδύναμο άνθρακα είναι υψηλό ή η διαδικασία είναι ακατάλληλη.

Συγκρατημένη πίεση:στρες που προκαλούνται από την ίδια τη δομή ή από εξωτερικούς περιορισμούς κατά τη διάρκεια της διαδικασίας συγκόλλησης.

Υδρογονημένη πίεση:Τοπική ένταση στην περιοχή της συγκόλλησης που προκαλείται από τη συσσώρευση υδρογόνου διάχυσης σε μικροελαττώματα μετά τη συγκόλληση.

Άλλες επιβαρύνσεις συγκόλλησης

Η πίεση που υφίσταται εντός της δομής μετά την συγκόλληση, που μερικές φορές αναφέρεται ως υπολειμματική πίεση συγκόλλησης, είναι μια εσωτερική πίεση αυτο-ισορρόπησης σε οποιαδήποτε διατομή εντός της δομής.

Το μέγεθος και η κατανομή των διαφόρων τάσεων συγκόλλησης σχετίζονται με τα χαρακτηριστικά του υλικού συγκόλλησης και του χάλυβα (όπως η αντοχή και ο συντελεστής διαστολής), τη μέθοδο της διαδικασίας συγκόλλησης,εισροή θερμότητας, παραμέτρους διαδικασίας, σειρά συναρμολόγησης συγκόλλησης και μέθοδος λειτουργίας, καθώς και την ίδια τη δομή ή εξωτερικούς περιορισμούς, τις συνθήκες περιβάλλοντος συγκόλλησης κλπ.Συνήθως εμφανίζονται σε συνδυασμό και σε υπερβολή..

02 Κίνδυνοι από την ένταση συγκόλλησης

Προκαλούν ρωγμές συγκόλλησης

Υπό την αλληλεπίδραση της θερμοκρασίας, της οργάνωσης και της δομικής ακαμψίας, όταν η ένταση συγκόλλησης φθάσει σε μια ορισμένη τιμή, θα γίνει η κύρια αιτία διαφόρων καυτών ρωγμών,κρύες ρωγμές, κ.λπ., που επηρεάζουν την ποιότητα της δομής, προκαλούν δυνητικό κίνδυνο και οδηγούν στην επισκευή ή το σπάσιμο των συγκολλημένων τμημάτων.

Μείωση της ανθεκτικής ικανότητας της δομής

(1) Η επικάλυψη των υπολειμματικών τάσεων στα συγκολλημένα εξαρτήματα και των τάσεων λειτουργίας αυξάνει το επίπεδο τάσης που μπορεί να αντέξει το εξαρτήμα,αλλά στην πραγματικότητα μειώνει την αντοχή της δομής ή μειώνει το περιθώριο ασφάλειας αντοχής της δομής.

(2) Όταν το επίπεδο έντασης υπερβαίνει το όριο απόδοσης του υλικού, θα προκαλέσει πλαστική παραμόρφωση στην περιοχή της άρθρωσης, καταναλώνοντας ένα μέρος της πλαστικότητας του υλικού.

(3) Στην περιοχή συγκόλλησης των πυκνοπετραμικών κατασκευών, τρισδιάστατες διασταυρούμενες συγκόλλησεις ή ελαττώματα στις συγκόλλησεις μπορεί να προκαλέσουν τριάξια τάση εφόδου.μειώνει την ικανότητα των υλικών να υποβάλλονται σε πλαστική παραμόρφωση, και μπορεί να γίνει το σημείο προέλευσης των εύθραυστων καταγμάτων χαμηλής πίεσης.

(4) Υπό χαμηλά φορτία κόπωσης κύκλου, υψηλότερες υπολειμματικές τάσεις ελαστικότητας μπορούν να προκαλέσουν ένα ορισμένο βαθμό παραμόρφωσης σε δομές που έχουν χρησιμοποιηθεί για μεγάλο χρονικό διάστημα.

Προκαλεί διάβρωση από άγχος

Η παρουσία υπολειμματικής τάσης εφελκυσμού προκαλεί διάσπαση της διάβρωσης από την τάση στη δομή του εργαστηρίου σε διαβρωτικά μέσα, οδηγώντας σε διάβρωση από την τάση και εύθραυστο κάταγμα χαμηλής τάσης.

Επηρεάζει τη σταθερότητα των διαστάσεων της δομής

Ειδικά για δομές που πρέπει να υποβληθούν σε επεξεργασία μετά την συγκόλληση, η ισορροπία της εσωτερικής πίεσης θα διαταραχθεί μετά την επεξεργασία, προκαλώντας δομική παραμόρφωση ή ασταθείς διαστάσεις επεξεργασίας.

03 Παράγοντες που επηρεάζουν την ένταση συγκόλλησης

Η επιρροή της διαρθρωτικής μορφής

Η κατανομή των υπολειμματικών τάσεων κατά τη διαμήκη και την εγκάρσια συγκόλληση παρουσιάζεται στο σχήμα 1.

Το μέγεθος και η κατανομή των υπολειμματικών τάσεων στη διαμήκη συγκόλληση σχετίζονται με τη διάμετρο του κυλίνδρου.το πάχος του τοίχου του κυλίνδρου, και το πλάτος της ζώνης πλαστικής παραμόρφωσης με συμπίεση (όπως φαίνεται στο σχήμα 2) και αυξάνεται με την αύξηση της διάμετρου του κυλίνδρου,Ενώ μειώνεται με την επέκταση της ζώνης πλαστικής παραμόρφωσης.

Σχήμα 1 Κατανομή της υπολειμματικής έντασης στην κοιλότητα της γωνίας μιας επίπεδης πλάκας

Σχήμα 2 Κατανομή της υπολειμματικής έντασης κατά τη διαμήκη συγκόλληση κυλινδρικής περιμετρικής ραφής

Η επίδραση των άκαμπτων περιορισμών

(1) Πλακέτα ατσάλινης πλακέτας: δύο πλακέτες ατσάλινης πλακέτας είναι άκαμπτα συνδεδεμένες στην εγκάρσια κατεύθυνση πριν από τη συγκόλληση και δεν υπάρχει σημαντική επίδραση στη διαμήκη πίεση μετά τη συγκόλληση.Οι δύο εγκάρσιες πλευρές έχουν μία ενιαία τάση τράβηξης (όπως φαίνεται στο σχήμα 3)Οι στενές πλάκες οδηγούν σε υψηλή πίεση περιορισμού, ενώ οι ευρείες πλάκες οδηγούν σε μειωμένη πίεση περιορισμού.Μετά την αφαίρεση του εξωτερικού περιορισμού, η πίεση περιορισμού εξαλείφεται και η υπολειπόμενη πίεση αναδιανέμεται.

(2) Η κλειστή συγκόλληση της ενσωματωμένης σύνδεσης μπλοκ.όσο μεγαλύτερη είναι η εσωτερική πίεσηΗ διαμήκη τάση (π.χ. η πιεστική τάση σ t) στο ενσωματωμένο μπλοκ (όπως φαίνεται στο σχήμα 4) είναι η τάση εφελκυσμού κοντά στη συγκόλληση συγκόλλησης, η οποία μπορεί να φθάσει έως σ s.η ακτινική τάση σ r) είναι επίσης τάση τράβηξης κοντά στη συγκόλλησηΣτο κέντρο της ενσωμάτωσης, όπου σ t = σ r, υπάρχει ένα αμφίδρομο πεδίο έντασης. Όσο μικρότερη είναι η διάμετρος της ενσωμάτωσης, τόσο μεγαλύτερη είναι η τιμή αμφίδρομης έντασης.Η ένταση της συγκόλλησης ανάληψης σχετίζεται με τη μορφή της σύνδεσης, και η πίεση του εξωτερικού τύπου καθίσματος είναι μικρότερη. Ο τύπος plug-in έχει υψηλή δυσκαμψία και υψηλή πίεση.

Σχήμα 3: Η επίδραση των άκαμπτων περιορισμών στην πίεση συγκόλλησης

Σχήμα 4 Ένταση συγκόλλησης στο κλειστό ρεύμα συγκόλλησης του μπλοκ εισαγωγής δίσκου

Η επιρροή του πάχους της πλάκας και της μορφής του αυλαίου

Η κατανομή της υπολειμματικής τάσης ποικίλλει ανάλογα με το πάχος της πλάκας και δεν μπορεί να αγνοηθεί η εγκάρσια τάση σ y κάθετη προς τον άξονα συγκόλλησης.Οι μετρούμενες τιμές υπολειμματικής τάσης σε πολυστρωτή συγκόλληση με τόξο βυθισμένη σε 2Αξίζει να σημειωθεί ότι η υπολειμματική πίεση κοντά στην επιφάνεια φτάνει το αποκορύφωμά της.και αυτή η αμφίδρομη ή τριάξια πίεση είναι ένας σημαντικός λόγος για την εμφάνιση εγκάρσιων ρωγμών σε αυτόν τον τύπο συγκόλλησης χάλυβαΕάν η V- σχήμα αυλίας αλλάξει σε διπλή V- σχήμα αυλίας, η πίεση συμπίεσης θα δημιουργηθεί στη ρίζα της διπλής V- σχήμα αυλίας, η οποία είναι ευεργετική για την αποφυγή των ρωγμών συγκόλλησης,όπως φαίνεται στο σχήμα 6. α) Πίνακας δοκιμής β) Πλάκα πάχους 55 mm: γ) Πλάκα πάχους 100 mm

Σχήμα 6 Κατανομή υπολειμματικής έντασης κατά τη συμμετρική συγκόλληση διπλού V-ειδούς αυλαίου

Η επίδραση των παραμέτρων της διαδικασίας συγκόλλησης

Με την αύξηση της θερμικής εισόδου συγκόλλησης, το πλάτος θέρμανσης και η υπολειμματική τάση αυξάνονται, και το πλάτος της υπολειμματικής τάσης ελαστικότητας αυξάνεται επίσης.

Επίδραση της κατεύθυνσης συγκόλλησης

Η πλευρική υπολειμματική τάση είναι η σύνθεση τάσης που προκαλείται από τη διαμήκη και εγκάρσια συρρίκνωση της συγκόλλησης συγκόλλησης και της παρακείμενης πλαστικής ζώνης παραμόρφωσης.Το μέγεθος και η κατανομή του σχετίζονται με το μήκος της πλάκας και την κατεύθυνση συγκόλλησηςΌταν η συγκόλληση γίνεται από το κέντρο προς τα δύο άκρα, το κέντρο είναι η πίεση συμπίεσης. Όταν η συγκόλληση γίνεται από τα δύο άκρα προς το κέντρο, υπάρχει πίεση συμπίεσης και στα δύο άκρα, όπως φαίνεται στο σχήμα 7.α) Ζύγιση από το κέντρο και στα δύο άκραΒ) Ζυγίστε και τα δύο άκρα προς το κέντρο

Σχήμα 7: Η επιρροή της κατεύθυνσης συγκόλλησης στην κατανομή των πλευρικών υπολειμματικών τάσεων

Οι επιπτώσεις της μετάβασης φάσης

Κατά τη συγκόλληση χάλυβα υψηλής αντοχής με ισοδύναμο άνθρακα, η μικροδομή του HAZ και της συγκόλλησης θα υποστεί μετασχηματισμό από αυστενίτη σε μαρτενσίτη, με αποτέλεσμα αύξηση του ειδικού όγκου.Σε αυτή τη μεταβατική θερμοκρασία, το υλικό έχει ανακτήσει την ελαστικότητα του, με αποτέλεσμα την ένταση μετάβασης φάσης.που μπορεί να είναι πίεση συμπίεσης στη ζώνη μετάβασης φάσης, και η διεύρυνση του όγκου (τριαξική) μπορεί επίσης να προκαλέσει σημαντική διατομή τάση μετάβασης φάσης ελαστικής σε ορισμένες περιοχές, η οποία είναι ένας από τους κύριους παράγοντες που οδηγούν στην κρυοδιάσπαση.

04 Μέθοδοι πρόληψης και μείωσης της έντασης συγκόλλησης

Υιοθέτηση εύλογης ακολουθίας και κατεύθυνσης συγκόλλησης

Η βασική αρχή είναι ότι κατά την συγκόλληση ραφές σε επίπεδη επιφάνεια, τόσο κατά μήκος όσο και κατά πλάτος συρρίκνωση πρέπει να είναι σχετικά ελεύθερη.Η συγκόλληση με τη μεγαλύτερη συρρίκνωση στη δομή θα πρέπει να συγκολληθεί πρώτα, όπως η συγκόλληση της συγκόλλησης με το καπάκι πρώτα και στη συνέχεια η συγκόλληση με το φιλέτο.η ακολουθία συγκόλλησης πρέπει να εξασφαλίζει ότι τα σημεία διασταύρωσης δεν είναι επιρρεπή σε ελαττώματα και έχουν χαμηλή ακαμψίαΌπως φαίνεται στο σχήμα 8, το ABC είναι λογικό και το D είναι παράλογο.

Σχήμα 8 Διαδοχική συγκόλληση διασταυρούμενων συγκόλλησεων

Προσπαθήστε να χρησιμοποιήσετε μικρή θερμότητα συγκόλλησης εισροή όσο το δυνατόν περισσότερο

Σε λειτουργία, οι μέθοδοι συγκόλλησης υψηλής ενέργειας, όπως οι ράβδοι συγκόλλησης μικρής διαμέτρου,πολυεπίπεδη και πολυδιαβατική συγκόλληση, χαμηλού ρεύματος ταχεία ζύγιση χωρίς κλίση, και συγκεντρωμένες πηγές θερμότητας ζύγισης χρησιμοποιούνται για τον έλεγχο της θερμοκρασίας μεταξύ των στρωμάτων για τη τμηματική συγκόλληση και τη τμηματική αντίστροφη συγκόλληση,για τη μείωση της θερμότητας.

Υιοθέτηση συνολικής προθέρμανσης

Η συνολική προθέρμανση μπορεί να μειώσει τη διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ της περιοχής συγκόλλησης συγκόλλησης και της συνολικής δομής,για τη μείωση της άνισης πλαστικής παραμόρφωσης που προκαλείται από άνιση επέκταση και συστολή στον θερμικό κύκλο συγκόλλησης και για τη μείωση της έντασης συγκόλλησηςΓια παράδειγμα, στη μέθοδο ζεστής συγκόλλησης του χυτοσίδηρου, το χυτοσίδηρο θερμαίνεται στους 600 °C.

Σφυρί

Μετά την συγκόλληση, το σφυρηλατημένο χάρμα συγκόλλησης γρήγορα και ομοιόμορφα μπορεί να προκαλέσει πλαστική παραμόρφωση του μετάλλου συγκόλλησης, η οποία μπορεί να μειώσει την παραμόρφωση συγκόλλησης και την ένταση συγκόλλησης.και στρογγυλοκέφαλο σφυρί (που μπορεί να τροποποιηθεί με τσιμπιδάκι), αλλά όχι με αιχμηρή άκρη) πρέπει να χρησιμοποιούνται για να χτυπήσουν σε ακολουθία, με μέτρια δύναμη για να επηρεάσουν το εύρος των 2 mm.Το μήκος της ζυθοποιίας και η θερμοκρασία σφυρηλάτησης θα πρέπει να επιλέγονται με βάση τις ιδιότητες του υλικούΓενικά, η ρίζα ζύγισης δεν πρέπει να σφυρηλατηθεί για να αποφευχθεί η ρωγμή, και η κάλυψη ζύγισης δεν πρέπει να σφυρηλατηθεί για να αποφευχθεί η επίδραση της εμφάνισης.

Μείωση των επιπτώσεων του υδρογόνου

Ιδιαίτερα για τους χάλυβες υψηλής αντοχής, που έχουν τάση να σπάσουν με κρύο, πρέπει να δοθεί προσοχή στη μείωση της επιρροής του υδρογόνου.Εάν χρησιμοποιούνται ράβδοι συγκόλλησης χαμηλής περιεκτικότητας σε υδρογόνο και αλκαλικές ροές, και στεγνώνονται και αποθηκεύονται σε φιάλη ξήρανσης σύμφωνα με τους κανονισμούς, μπορούν να ληφθούν κατά περίπτωση για την απομάκρυνση υγρασίας, ελαίου, σκουριάς κ.λπ. από την επιφάνεια της αυγής,ελέγχει τη θερμοκρασία του περιβάλλοντος συγκόλλησης, και, εάν είναι αναγκαίο, εκτελείται επεξεργασία αφυδάτωσης, δηλαδή θερμαίνεται αμέσως στους 250 °C για 2-3 ώρες ή στους 350 °C για 1-2 ώρες μετά τη συγκόλληση, ανάλογα με την κατάσταση.

Θεραπεία κατά του στρες

Η εξάλειψη της υπολειμματικής πίεσης συγκόλλησης επιτυγχάνεται με την πρόκληση πλαστικής παραμόρφωσης ελαστικότητας κοντά στην περιοχή συγκόλλησης και τη μείωση του βαθμού υπολειμματικής πλαστικής παραμόρφωσης.
(1) Θερμική επεξεργασία με ελαφρύνσεις (ελαφρύνσεις με ελαφρύνσεις): θέρμανση της συγκολλημένης δομής στο σύνολό της ή τοπικά σε 20-30 °C κάτω από το σημείο μετάβασης φάσης του χάλυβα για μόνωση,για την παραγωγή της πλαστικής παραμόρφωσης που απαιτείται για την ανακούφιση από την πίεση μέσω της σύρματος κατά τη διάρκεια της μόνωσηςΗ διατήρηση σε μια ορισμένη θερμοκρασία για περίπου 1 ώρα μπορεί να εξαλείψει αποτελεσματικά την πίεση, και ο μεγαλύτερος χρόνος που απαιτείται για τη θερμική επεξεργασία των πυκνοστοιχημένων δομών χρησιμοποιείται για θέρμανση και ψύξη.Η μέθοδος αυτή μπορεί γενικά να χαλαρώσει το 70% έως 90% της υπολειμματικής πίεσηςΤαυτόχρονα, έχει βελτιώσει επίσης το υλικό των περισσότερων χώρων συγκόλλησης χάλυβα.Είναι σημαντικό να επιλέξετε προσεκτικά την ταχύτητα θέρμανσης και την θερμοκρασία μόνωσης.

(2) Μέθοδος φόρτωσης: Χρησιμοποιώντας μηχανικές αρχές για να φορτώσει και να προκαλέσει πλαστική παραμόρφωση στη ζώνη υπολειμματικού στρες της συγκολλημένης σύνδεσης,και χαλάρωση της δύναμης έλξης στη ζώνη της άρθρωσης μετά τη μείωση του φορτίουΗ μέθοδος αυτή εφαρμόζεται μόνο σε πλαστικά υλικά με σχετικά χαμηλή αντοχή.και πρέπει να δίνεται προσοχή στην θερμοκρασία του νερού να είναι πάνω από την εύθραυστη θερμοκρασία μετάβασης του υλικούΤα τελευταία χρόνια έχουν επίσης αναπτυχθεί μέθοδος ανακούφισης από την έκρηξη και μέθοδος ανακούφισης από δονήσεις.

(3) Μέθοδος τέντωσης διαφοράς θερμοκρασίας (ή μέθοδος ελάφρυνσης τάσης χαμηλής θερμοκρασίας).ψεκασμό νερού με τον σωλήνα αποχέτευσης σε ορισμένη απόσταση πίσω (βλέπε σχήμα 9), και διατηρούν ίση απόσταση για να δημιουργήσουν ένα πεδίο θερμοκρασίας με υψηλή θερμοκρασία και στις δύο πλευρές (περίπου 200 °C) και χαμηλή θερμοκρασία στην συγκόλληση συγκόλλησης (περίπου 100 °C).Αυτό προκαλεί θερμική επέκταση και στις δύο πλευρές να προκαλέσει ελαστική πλαστική παραμόρφωση της συγκόλλησης συγκόλλησηΗ μέθοδος αυτή δεν αποτελεί μεγάλο πρόβλημα για τον χαμηλό άνθρακα χάλυβα,Ωστόσο, πρέπει να δοθεί ιδιαίτερη προσοχή στην επίδραση της θερμοκρασίας στο υλικό για το κράμα χάλυβα.

Σχήμα 9 Μέθοδος τέντωσης διαφοράς θερμοκρασίας