造纸用扬克缸裂纹产生原因分析及解决方案

小编：辉

近日，我司在广东某造纸厂对某台扬克缸检测时，发现其纵缝表面开裂，如图1所示：

图1、现场原始表面状况

我方检测人员在现场进行了TOFD检测与爬波检测，检测情况如图2、3，确认裂纹深度达26mm，但并未裂穿，确定可现场返修。

 

                            图2、非平行扫查                                                         图3、 垂直焊缝扫查

在现场采用边砂轮机打磨，边做磁粉，最终将裂纹彻底消除，并在消除过程中发现一个异常情况，裂纹表面开口长度为82mm，但在12mm左右时裂纹长度最大，长达95mm，此后随着深度的增加逐渐减小。如图4所示：

图4、10mm处裂纹长度

近日，笔者参与了厂家的缺陷原因分析会议，在会议上讨论后得出了导致焊缝开裂的诸多因素：

1、设备结构原因：扬克缸外表面有一定弧度，端侧比中间侧低1mm，而轧纸辊表面也存在一定弧度，端侧同样比中间侧低1mm。在生产过程中，两者高速旋转（扬克缸转速达2200m/min），且承受近200度的高压蒸汽烘烤，通过两者碾压将纸浆压制成纸，并同时烘干。在此过程中，整个筒体中间受里最大，且为动态载荷，交变应力。而在中间位置里纵缝区最为严重。示意图如图5，

图5、示意图

2、焊接工艺原因：由于此设备与常规压力容器不同，为交变载荷，在滚动中受交变应力，深度不同，受力方向也不同。焊缝区的强度天然比母材区高，应力集中。现场焊接存在焊剂过度使用，坡口预热不足等等。某专家提出此裂纹为冷裂纹，又氢集中导致，初始由焊缝内10-15mm处率先开裂，逐渐向外表面与内里延伸。

在会议上，专家们提出了初步解决方案：

1. 1. 壳体预弯板头，即板材预弯后切除直边在卷圆，减少卷圆压力。
   2. 采用不对称X型。筒体外侧大坡口，内侧清根。满足施焊取最小坡口，尽可能减少焊缝宽度。
   3. 更换焊材，采用与母材相同强度或者略低于母材强度的焊材。
   4. 焊剂严格烘烤，不得过度使用，温度低于50°时需重新烘烤，会用焊剂比例需严格控制，不得有焊渣，金属颗粒，不得呈粉末状。（严格筛选，分别存放）
   5. 严格遵循焊前预热，测温点取坡口外50mm处，严禁在坡口处测温。
   6. 焊接电流＜620A（φ4焊丝）。打底时1~2道电流允许适当调高。
   7. 采用多层多道焊，单道焊缝宽度不得超过18mm。且每层焊缝先焊坡口两侧，控制层间温度不低于预热温度。
   8. 返修时严格预热后再碳刨，刨后打磨见金属光泽，然后预热在施焊，且必须手工焊，每层厚度不得超过3mm，焊完后保温缓冷。
   9. TOFD检测时纵缝外表面20mm内不得存在气孔，夹渣。并严格记录返修次数。

对于该裂纹的产生原因以及解决方案欢迎大家一起讨论。