压力容器焊缝缺陷的检测和分析.pdfVIP

Ac a d e m i c 学术 W +04 ( 7 ) o =0 8 bt 2 ( h - 2 ) a 3 t 可靠性分析的目的是计算 R：I 厂 ( ( 8 ) ag ( xl u 、 g ( x) 0 失效状态l ( 9 ) g ( X) 0 安全状态f 式 中 r为 前轴 材料 的 强度 值；基 本 随机向量 x ： ( r ，M ，T ，a ，t ，h ，b ) ， 这 里 X的 均 值 E ( X )和 方 差 V a r ( X )是 已知的，并且可以认为这些随机变量是 服从 正态 分布 的相 互独 立 的随机变 量 。 g ( X )为 状 态 函 数 ，g ( X ) O时 为 安 全 状 态 ，g ( X ) 0时 为 失 效 状 态。 国 产 某 种汽车前轴的危险截面的几何尺寸的均 值 和 标 准差 分 别 为 ( a ) = ( 1 2 ， 0 。 0 6 ) 舢， ( t ) = ( 1 4 ， 0 0 7 ) m m ， ( h ) = ( 8 0 ， 0 4 ) m m ， ( b ) = ( 6 0 ， 0 3 ) n m l ： 危险截面承受 的弯矩 和扭矩为服从正态分布的随机变量，均 值 和 标 准 差 为 ( M ) = ( 3 5 1 7 2 2 0 ， 3 1 9 7 1 5 ) N In l n ( T ) = ( 3 0 2 6 7 1 0 ，2 4 5 1 6 0 ) N m m ，材 料 强 度 的 均值 和 标 准 差为 ( r ) = ( 5 5 0 ， 2 5 3 ) M p a ；根据第三章前轴的可靠性分 析 结果 ，利 用基 于鞍 点逼近 的可靠 性灵 敏度分析方法对汽车前轴进行可靠性灵 敏度设计 ，结果如下 ： a P o 8 P do ( ) P E f 、 尸 F ( 尸 E 乇 n f 、 “o 1 f 1 f 1 f n - 1 9 23X1 O 。 -3 1 7 01 0 2 1 45 1 l 0 1 6 7 01 0 一 - 4 3 5 5X1 O -7 7 44 X 1 0 - 4 1 0 25l 0 1 1 8 6X1 0 3 7 8 2X1 0 一 5 0 0 8x 1 0 一 8 3 0 01 0 3 3 4 2x1 0 4 1 0 7 0 1 O 1 8 001 0 3 结论 矩阵 a P 1 a ,U x l 表示的是失效概率相对 于 基本 随机 变量 均值 的灵敏 度，其 中弯 矩 M和扭矩 T的增加均导致车辆前轴失 效 ( 不可靠 ) ，而材料的材料强度与几何 尺寸的增加则使车辆前轴趋于更加的可 靠。a P a a x , 表示的是失效概率相对于随 机变量标准差的灵敏度，各个随机变量 标准差的增加均导致结构趋于更加失效； P r a a x , a a x j 表 示 的是失效 概率相 对于基 本随机变量方差和协方差的灵敏度，方 差和协方差的增加导致了结构趋于更加 失效 。上 述结 果与 定性分 析 的结果基 本 七是一致的。 参考文献： 1 张义民 机械可靠性设计的内 涵与 递进 J 机械 工程 学报 ， 2 0 1 0 ， 4 6( 1 4 )：1 6 7 1 8 9 2 金雅娟 基于鞍点逼近的机械结 构可靠性 稳健优化设计 J 工程设计 学 报 2 0 1 2 ， 1 9( 2 )： 8 1 8 5 作者简介： 孙建 ( 1 9 8 1 )，男 ，辽宁盘锦人 ， 硕士研究生，辽宁石化职业技术学院， 讲师 ，研究方 向：机械。 压力容器焊缝缺陷的检测和分析 田金元 ( 2 2 5 0 0 0 江苏省特种设备安全监督检验研究院扬州分院 江苏扬州) 摘要：随着全球现代化的不断深化 ， 压力容器在现代化工业当中的使用越发广泛。由于压力容器的体积和使用条件的影响 ， 焊 接技术是不可缺少的加工工艺之一 ， 同时也是保持其强度和保证使用寿命的重要手段 ， 同时压力容器的焊接质量的好坏直接影响 着压力容器的安全性。在焊接过程当中不可避免的会出现局部缺陷 ， 其中焊接焊缝处如果出现缺陷则对压力容器的影响最大。 压力容器是指盛装气体或者液体并 能在一定压力下安全工作的密闭设备， 在 石油 化工 、医疗 卫 生、国 防安 全、科 技研 究等领域均有广阔使用，是各工业 行 业均 涉及 的通 用性特 种设 备。压 力容 器制造过程 中所产生的焊接 缺陷主要 有 表 面 缺陷 ，如咬 边、焊 瘤、 弧坑 等；面 积型缺 陷，如裂纹、未熔合 、未焊透等 ； 体积性缺陷，常见的有气孔、夹渣类等。 在 压 力容器 的检 测过 程 当中，对焊 缝 的 检验是极为重要的环节，为此本文将压 力容器检测过程中焊缝的缺陷进行概括 和分析，并总结检验方法。 1 压力容器 中常见焊缝缺 陷 焊缝的缺陷有多种，其中最为常见 且影 响最为严重 的有 ： 1 1气孔。气孔是在 压力容器的焊接 过程中产生的，由于金属熔池中的气体 在凝 固之 前没有 完全 逸 出所 以残 余气 体 在金属凝固之后在焊缝处形成了气孔。 1 2夹渣。夹渣是由于杂质或固体残 留物等存在于金属熔液当中，凝 固时残 留在 焊缝 处而 产 生的，这 是一 种能够 降 7 6 中国机械 M a c h In e C h in a 低焊接接头致密性且能够降低金属强度 的缺陷 。 1 3 焊接裂纹。裂纹是对压力容器影 响最大的缺陷之一，正常使用的压力容 器 当 中是不 允许存 在裂 纹缺 陷 的。焊接 裂 纹 中最为 常见 的是热 裂纹 和冷 裂纹 ， 其 中热裂 纹产 生于 焊缝 处或 热影 响区金 属温度降到固相线附近 的高温区，冷裂 纹产生于冷却过程中或冷却后焊接接头 的熔合线处 。 2 压力容器焊缝及其附近微裂纹检测 在相关法规文件中，明确规定焊缝 的检验需要使用无损检测项 目，其 中强 制要求对焊缝进行超声检测。无损检验 的主要方法有超声检验、磁粉检验、渗 透检验、涡流检验和射线检验等。 正 如前 一部 分概 括而 言，为保 证 压 力容器的安全性和正常使用性，对于其 焊接焊缝进行无损检测。一般根据检测 的目的选择无损检测的使用时机。例如， 封头拼接的焊缝检测应在封头压制成型 后进行，将无损检测作为最终的安全检 测步骤。再如，对于高强钢制造 的压力 容器，要检查焊缝中是否具有延迟裂纹， 则无损检测实施的时机就应安排在焊接 完 成 2 4 h以后 进行 。 由此可见 ，为 了 得到准确和有意义的检测数据，必须采 用综合测试的方法，才能使压力容器 内 部的缺陷在并未扩大时尽早被发现，以 达到彻底清除处理的目的。 对于压力容器焊缝进行超声波检测 时，应该注意使探头保持一个合适的倾 斜角度，探头如果过高会影响探伤的灵 敏度 ，而 过低则 不 易发现 裂纹和 未熔 合 缺 陷 。并 且为 了检测 焊缝 的死 角 ，探 头 可 以做 锯齿 形运 动。为避 免 干扰 ，可 以 将 耦合剂 涂在 超声波 反射 面 的焊缝波 纹 处，目的是提高检测的准确性。焊接接 头 热影 响区 与焊缝 区 的缺陷类 型并 不相 同，则 需要有针对性的检测 。 对于射线检测发现不了的表面极浅 裂纹 并不 需进行 补焊 处理 ，只需使 用角 磨机打磨消除。而对于较为深重的裂纹 则 需要补焊 ，补焊 的手 法是 在两 端进 行 钻孔磨削后进行焊接，焊接完成后需要 进行热处理消除残余应力。 造成压力容器焊接缺陷的原因有很 多，这就要求我们在验收过程中，依据压 力容器焊接工艺相关标准进行质量评级， 选用一种或多种方法尽可能地发现缺陷并 及时处理，保证压力容器安全运行。另外， 压力容器并不仅在出厂时需要进行焊缝检 测，在使用一段时间之后由于受到载荷和 温度变化的影响，原先不超标的缺陷可能 产生扩展。因此为了安全起见，必须在工 作过程当中也制定相应的检测方案，并且 定期进行检测 ，以防止 出现一些不必要的 经济损失和安全事故。 3 分析过程和解决方案 初选的典型缺陷波的部位，采用气 切割的方法进行取样，试样表面的淬硬 层采用特定机械加工方法去除，机械加 工后 需要 将 处理 面磨 平、抛 光。 由超 声 检测定出缺陷位置之后，通过金相显微 镜 对 经过 磨抛处 理 的缺 陷进行 观察 发现 可能存在的杂质、 尖端， 并呈现裂纹形貌。 之后通过扫描电子显微镜对缺陷进行进 一 步的放大观察，确定缺陷部位的元素 含量，并根据材料的实际情况进行分析。 对于平面型缺陷而 言，超声检测在 不同方向上检测到的缺陷回波高度有显 著差异。当缺陷分布出现异常时必须采 用其他方法再次进行缺陷确认以避免漏 检。而通过 电子扫描显微镜可知，超声 检验能够发现及细小的裂纹。同时对于 厚焊 缝 的超 声检 验，需 要使 用直探 头进 行检测 。 一 般而言气孔的存在是由于母材或 填充金属表面含有杂质和锈蚀污染，预 防气焊接气孔的主要方法有：选择合理 的焊接电流和适宜的焊接速度；坡 口边 缘仔细清理；焊接材料的使用和保管需 要严 格遵 守操 作规 程。而 夹渣 产生 的主 要 原 因是焊 缝边 缘在 焊接 过程 当 中产生 的熔 渣，预 防措 施主 要有 ：选 取正 确 的 坡 口形式并在焊接前保证坡 口清洁；选 Ac a d e m i c 学术 择适宜的焊接电流和速度；多层焊时需 要查看坡口两侧的熔化情况，清理掉每 层 的焊 渣。对 于裂 纹的 处理 主要 是打 磨 和补焊 。 4 。 总结 压 力容 器焊 缝 的缺 陷的形 成主 要是 在焊接过程当中出现，因此需要在生产 过程党政工严格按照相关规范和标准进 行生产，而对于压力容器焊缝中所存在 的缺 陷 的处理 应该 从实 际情 况 出发 ，理 论联系实际。并且由于压力容器的使用 条件和环境的原因，压力容器应当在使 用一 定时 间后进 行 安全 检查 ，及时 发现 缺陷并修补。 参考文献： I 郑志忠 有关压力容器的焊缝检 测问题分析 J 大科技 ， 2 0 1 1 ， 8 ( 1 ) ： 6 2 刘洪杰 压力容器焊缝缺陷的检 测和分析 J 检查与测量 ， 2 0 1 1 ， i ： 5 7 对 目前金刚石磨具钎焊工艺分析 赵海祥 ( 0 5 0 0 0 0 石家庄市博深工具股份有限公 司 河北石家庄 ) 摘要：随着我国经济的迅速发展 ， 各种各样的工业材料的应用范围与数量也随之增多 ， 其中以玻璃、陶瓷、石材的使用量最为 突出 ； 而作为切割f 电 1 门 的用具一金刚石磨具 ， 也越来越显现出它重要的作用 ； 有调查研究表明 ： 在平板玻璃加工工业这一方面 ， 金刚石磨具的应用呈现稳步增长的趋势。但与此同时我们也要注意到这样一个事实 ： 金刚石磨具的钎焊工艺与金刚石磨具的使用 寿命有着定的关系。只有保证了产品的质量 ， 才可以最大程度上的创造出更多的经济效益。在本文中 ， 我们主要就目前金刚石 磨具的钎焊工艺进行研究与分析。 随着科技的进步，金刚石作为切割 材料 的一种工具也被广泛使用；随着其 合成技术的不断进步发展，金刚石磨具 在提高材料的利用率与产量上的优势也 逐渐 凸显出来，很快便取代 了传统的磨 具。在现在看来，在玻璃深加工等各个 领域金刚石磨具 的应用十分广泛 。 1 钎焊工艺 钎焊工艺，它主要采用了比母材熔 点低的金属材料当做钎料，先将焊件与 钎料加热到高于钎料熔点但要低于母材 熔化的温度，利用液态的钎料将母材润 湿，填充材料之间的接头间隙，与此同 时与母材之间形成相互扩散 以便最终实 现连接各个焊件的一种工艺方法。但在 进行这项工艺之前一定要确保各个工件 都进行了严格的清洗与加工：确保工件 表面的油污与氧化膜 已经去除掉，为钎 焊 的顺 利 进行 打 下基础 。 同时还要 注 意 接 口装配间的间隙，一般在 0 0 1 0 i 毫米之间为最佳。 2 金刚石磨具的钎焊工艺分析 金刚石作为一种特殊 的材料 ，以其 突出的高硬度、最好的导热性、良好 的 耐磨性赢得长期关注，同时也是加工各 类坚硬材料不可缺少的工具。金刚石特 殊的晶体结构与其他材料有着明显的差 别，将 其做 成磨 具对 其他 物 体进 行切 割 是现 在应 用 最广 的一 种。用 钎焊 技术 将 金刚石与其他材料进行完美 的结合，不 仅再次增强了其强度，还可 以大大提高 其使 用寿 命 。根 据金 刚 石 自身的 物理 性 质，因其界面上 的结合强度高，所 以只 需要很薄的结合剂就可 以将磨粒很好的 保持住，并且裸露度可高达 7 0 8 0 。 这样不仅可以大大提高磨料的使用率延 长其 使用 寿命 ，还在 一 定程度 上 提高 了 工作效率。这种技术与传统的办法相比， 优势十分明显。 3 金刚石磨具钎焊工艺存在的问题 分析 金刚石磨具 自身独特的物理性质也 在一定程度上导致了它在进行钎焊工艺 时会有一些问题产生。下面，我们主要 就这方面来研究以下几个问题。 3 i 湿 润性的相关处理 在上面 已经提 到 了钎焊 过程 中的 钎料的作用，也就是说钎料 的性质一定 要与金刚石和胎体有 良好的相溶性，在 浸润性和结合强度方面要达到一定的标 准。作为一种新材料，金刚石的界面能 超出一般的材料，很难对其表面进行润 湿操作，所 以在钎料这一方面的要求还 是较高的。在进行金刚石磨具的钎焊时， 选取 合适 的钎 料，并 在其 中添 加适 量 的 活性元素，保证在进行融化时可以对金 刚石表面进行充分的覆盖。一般都添加 T i 、c r 、z r等元素，以期在其表面形成 碳化 物 。但要