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封头成形表面缺陷分析

作者:亚鑫封头    发布时间:2016-01-29    点击次数:

    GB150-89对封头拼板后成形的拼板放松了要求,GB150-1998又进一步放松了对封头拼板后成形的拼板要求。其原因是封头拼板成形后要进行无损检测(按照GB150的要求,成形后腰进行RT或UT检测)。如果发现因成形而产生裂纹性缺陷时,则要通过RT或UT检测以保证成形封头焊接的质量要求。这样,可充分的利用压力容器用钢板。
    然而先拼板后成形的封头焊缝经过RT或uT检测,能保证焊缝内部无超标准缺陷存在,却不能保证封头拼板焊缝表面质量,特别是拉伸变形大的外表面无超标准缺陷的存在。
    各压力容器制造厂或封头生产厂家的封头成形方法有异,有的是热成形,有的是旋压冷成形。对于旋压冷成形的封头在成形过程中,封头材质经反复碾压有硬化倾向,特别是焊缝及塑性和韧性不好的焊缝熔合线处。而设计要求的标准椭圆封头经旋压成形后,其封头曲线不是标准椭圆形,实际仅为近视椭圆形的蝶形封头,其两端变形大。若果封头成形工艺不当,即使象16MnR这样塑性和韧性较好的材料,也容易在拉伸变形大的封头拼板缝两端的焊缝处或焊缝边缘的焊趾部位发生裂纹性缺陷,压力容器制造厂中曾多次发现这种情况,有的裂纹明显,很容易被肉眼发现,及时采取措施解决。有的裂纹不明显,不经表面无损检测很难被肉眼发现,封头成形后虽然经RT或UT检测,但因未经表面无损检测而未能被发现,这些部位的裂纹就会被压力容器产品带着出厂。有的封头虽然是热成形,但由于热成形时温度控制不当,使材料硬化,仍有可能在冲压成形时产生裂纹。在封头制造过程中,封头拼板的焊缝处,因收弧或引弧造成弧坑,或电弧划伤,这些部位极易形成淬硬组织,是塑性大大降低,其焊趾处因应力集中,当在承受拉伸变形时极易产生裂纹性缺陷。当这些缺陷在于成形封头外表面时,由于成形中外表面受到的拉伸变形最大,这些部位更容易开裂而产生裂纹性缺陷。另外,在焊缝表面处存在的各种非超标缺陷,在承受拉伸变形时,也极易扩展形成裂纹性缺陷。如本文开头所描述的线性缺陷产生显然不是因使用因素影响而产生,而是在制造成形时产生。这些原生线性缺陷,随着使用时间的延长,因低周疲劳等原因,有扩展的倾向,开罐检查的实践也证明了这一情况,即使用时间越长,表面裂纹越深。
    GB150-1998中规定拼板后成形的封头必须通过RT或UT检测保证焊缝质量是必须的,不过还应增加对先拼板后成形封头的拼板焊缝最大变形部位、外表面拼板焊缝处的表面无损检测检测。另一方面GB150-1998在先拼板后成形封头的内容中增加了“先拼板后成形的封头拼接焊缝,在成形前应打磨与母材齐平”的要求,这不仅可以保证封头成形质量,而且还可磨去焊缝弧坑处的淬硬层,减少拼接焊缝处产生表面裂纹的可能性。但由于在实际生产中,为了便于生产往往拼接焊缝余高很低,甚至余高与母材齐平,这样其淬硬层就不可能完全被磨掉,另外焊缝表面中的一些不超标缺陷,在成形时,在拉伸应力的作用下,仍有可能扩大,形成超标缺陷。
    因此,我个人认为:除按GB150-1998标准,对先拼板后成形的封头焊缝进行RT或UT检测,避免产生焊缝内部缺陷外,还应增加封头表面焊缝,特别是拉伸变形最大的外表面焊缝的表面无损检测,以便发现表面缺陷及时处理合格,避免在交付使用的压力容器产品中留存裂纹性缺陷。