美章网 资料文库 谈热水器内胆水压疲劳试验开裂原因范文

谈热水器内胆水压疲劳试验开裂原因范文

时间:2022-01-24 05:59:15

谈热水器内胆水压疲劳试验开裂原因

摘要:某厂生产的热水器内胆,在进行水压疲劳试验时,多次发生直焊缝开裂漏水事件。通过对热水器内胆裂纹的检测与分析,结果表明,焊缝与基体夹角处存在较大应力集中是导致断裂产生的主要原因。

关键词:热水器内胆;裂纹;应力集中

热水器内胆是热水器的主体部件,作为储水并将水在其内进行加热的容器,由于水的反复进出及加热冷却,内胆将长期处于一个压力变化的环境之中工作。因此,生产厂在生产热水器内胆时,将会进行水压疲劳试验,通过以一定的频率改变热水器内胆内的水压,来检测热水器内胆的承压能力。某厂生产的热水器内胆,采用三段式埋弧焊接,产品焊缝示意图见图1,每个内胆上有直焊缝一条,弧形焊缝两条,在进行水压疲劳试验时,多次发生直焊缝开裂漏水事件。本文通过对热水器内胆裂纹的检测与分析,探讨热水器水压疲劳试验开裂的主要原因。

1取样及试验方法

观察焊缝裂纹区域,可见焊缝一侧存在长度约100mm左右的裂纹。在焊缝开口最大处取1#试图1热水器内胆焊缝示意图图2取样示意图样,在台式钳上压断,用以观察断口形貌。在焊缝裂纹区域以线切割加工的方式切取两块金相试样,用以从截面观察焊缝裂纹形貌及裂纹附近组织形态。在远离焊缝处切取4#、5#试样,分别用以进行化学成分分析和拉伸力学性能检验。取样示意图见图2。

2试验结果与分析

2.1化学成分化学成分分析结果见表1,未见异常。

2.2拉伸力学性能拉伸力学性能试验结果见表2,该热水器内胆的力学性能符合产品要求。

2.3断口观察用扫描电镜对1#裂纹压断断口进行观察,断裂源于热水器内胆外侧面,如图3(a)所示。断裂源区断口形貌为脆性准解理,未见夹杂等缺陷,如图3(b)所示。断裂扩展区为脆性疲劳断口形貌,可见明显的疲劳辉纹,如图3(c)所示。断口显示,裂纹是在热水器内胆外表面形成后,内胆中不断变化的水压周期性的改变裂纹两侧的应力,使裂纹以疲劳断裂的方式不断向热水器内表面扩展的。

2.4金相检验将2#和3#试样镶嵌后,用240#—600#—1200#水磨氧化铝砂纸磨平后抛光,并用4%硝酸酒精浸蚀后,观察焊缝、裂纹形态及试样各处组织。图4(a)、4(b)为2#试样焊缝低倍及裂纹,图5(a)、5(b)为3#试样焊缝低倍及裂纹,两个试样的裂纹均位于一侧焊肉与基板连接处,而另一侧则未见裂纹。裂纹所在的连接处,其焊肉余高与基板之间夹角与未见裂纹一侧相比,均显得更加尖锐,此处更易产生应力集中现象。此外,从裂纹与焊缝的位置关系来看,我们还可以发现,裂纹起源于焊缝与热影响区的交界处,如图6所示。焊缝处组织为铁素体+贝氏体+少量珠光体,如图7所示,热影响区组织为铁素体+珠光体+少量贝氏体,如图8所示。裂纹两侧组织存在明显差异,此处会产生一定的组织应力。试样基体组织为铁素体+少量珠光体+少量渗碳体,未见异常组织。

3讨论分析

由以上检验结果可见,该热水器内胆的化学成分、力学性能均符合产品要求,基体金相组织亦未见异常。断裂源于焊肉与基体交界处,此处也是焊缝与热影响区的交界处,因此这里存在由焊缝与热影响区组织差异带来的组织应力,并且当热水器内胆在水压疲劳试验过程中,受到水压膨胀作用力时,在焊肉与基体所构成的尖角处容易产生应力集中,因此该处属于应力高度集中区域。当该处应力超出材料所能承担的范围时,就会形成裂纹源,并在周期变化的水压驱动下,形成疲劳裂纹扩展。

4结语

该热水器属于应力疲劳断裂,焊缝与基体夹角处存在较大应力集中是导致断裂产生的主要原因。

参考文献

[1]汪超,郭锦龙,马立立.简析直缝埋弧焊管焊接接头常见缺陷.钢管,2013,42(2):51-54

[2]汤亨强,吴浩.热水器内胆焊缝热影响区缺陷分析.电焊机,2017,47(5):129-132

[3]王晓岭,童朱珏,方艺.热水器容器脉冲压力试验要求分析及仪器设计.电子质量,2011(5):64-65

[4]王冲.焊接裂纹产生原因及预防措施探讨[J].中国化工贸易,2015,25(7):34

作者:杨峥 李进 牟祖茂 宋祖峰 单位:马钢股份公司技术中心

被举报文档标题:谈热水器内胆水压疲劳试验开裂原因

举报类型:

非法(文档涉及政治、宗教、色情或其他违反国家法律法规的内容)

侵权

其他

验证码:

点击换图

举报理由:
   (必填)