焊縫余高的作用與危害

下圖e1與e2部分即為余高。余高既是焊接工藝的需要，又對安全運(yùn)行，尤其是疲勞壽命產(chǎn)生一定的影響。作用壓力容器的焊接多為多道焊（如手工焊、自動焊），后焊的焊道相當(dāng)于對前一焊道起到保溫、緩冷與回火的作用，對前一焊道晶粒進(jìn)行細(xì)化。余高相當(dāng)于對最外一層焊道起到了保溫、緩冷與回火的作用，因此余高是焊接工藝的需要。危害接頭焊好后，余高的工藝作用即完成，此后余高的存在將對容器的運(yùn)行安全產(chǎn)生某些不利的影響。曾經(jīng)有人做了兩組試驗(yàn)容器，一組焊后把余高修磨掉，使焊縫與母材表面齊平一致，稱為去除余高組；另一組焊好后未做任何處理，稱為保留余高組。這兩組容器在同樣工況條件下進(jìn)行壓力疲勞試驗(yàn)，以比較其疲勞壽命。試驗(yàn)結(jié)果表明，保留余高組的容器先壞，兩組的平均疲勞壽命相差2.1～2.5倍。我國曾進(jìn)行過三層熱套模擬容器的壓力疲勞試驗(yàn)。該試驗(yàn)容器內(nèi)徑350mm，每層由厚6mm的15MnVR鋼板卷焊而成。該容器由于內(nèi)徑較小，焊完后焊縫表面未加處理，只因測定應(yīng)力粘貼電阻應(yīng)變片的需要，而將內(nèi)表面縱焊縫的一段修磨了。該容器經(jīng)壓力疲勞試驗(yàn)后泄漏。將其解剖并進(jìn)行磁粉檢測，發(fā)現(xiàn)在內(nèi)層筒內(nèi)、外表面縱焊縫一側(cè)的熔合線均有磁痕顯示，說明該層縱焊縫已裂穿。而唯獨(dú)修磨處完好無損，內(nèi)、外表面均無磁粉堆積。疲勞破壞一般要經(jīng)歷以下過程：生核（即產(chǎn)生疲勞裂紋源），疲勞裂紋的擴(kuò)展和斷裂。焊縫表面難免會存在某些缺陷，如咬邊、裂紋、夾雜、未焊滿等，這些焊接缺陷都可能成為疲勞裂紋源。此外，余高的存在破壞了焊縫表面幾何形狀的連續(xù)性，會因外形突變產(chǎn)生附加彎矩，造成較高的局部應(yīng)力。這些因焊接缺陷而形成的裂紋源，將在局部應(yīng)力作用下加速擴(kuò)展直至斷裂。如果焊后采用修磨等方法將余高去除，不僅使焊縫外觀與母材保持一致，消除了產(chǎn)生局部應(yīng)力的根源，同時消除了焊縫表面可能存在的各種焊接缺陷。因此，要經(jīng)過漫長的生核和緩慢的擴(kuò)展過程，才可能產(chǎn)生疲勞斷裂。要求由于余高的存在將縮短容器的疲勞壽命，因此，國內(nèi)、外標(biāo)準(zhǔn)均規(guī)定，凡需疲勞分析設(shè)計(jì)的容器均應(yīng)將余高去除，使焊縫表面與母材表面保持齊平一致。對無需疲勞分析設(shè)計(jì)的容器，國內(nèi)、外絕大多數(shù)標(biāo)準(zhǔn)均允許一定量的余高存在（允許量一般以不影響無損檢測操作為準(zhǔn)）。只有日本勞動