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精密管技术

精密钢管9焊接缝气孔形成机理

  • 作者:精密钢管
  • 发布时间:2021-07-21
  • 点击:7014

精密钢管9焊接缝内气孔形成机理的实验研究表明,产生气孔是由三个相互联系的阶段构成的,即气泡的产生、生长和上浮。这两种方法各有其自身遵循的规律,下面分别讨论。(1)气泡生核,气泡生核至少应具备两个条件:①小口径精密光亮管现货中存在过饱和气体。

②生核会消耗能量。在精密钢管9现成的表面存在的情况下,能量消耗会大大减少。液态过饱和气体的存在是气孔形成的重要条件,精密钢管9熔池金属焊接时可获得大量的氢、氮、CO等气体,因此上述第一个条件容易满足。至于汽泡生核所需的能量,根据精密钢管9物理方面的研究,可以用公式(5-10)计算出泡核的数目。

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n=Ce4πr3k2Tσ(5-10)式中n----单位时间内泡状核的形成数目;C–常数;er----自然对数的底(e=2.71828);——气泡核的临界半径(cm);σ——气泡与金属间的表面张力(dyn/dyn/cm2/cm2)。在正常情况下,纯金属的n值很小;n=10-16.2×1022。

因此,极纯的液态金属中极不可能形成气泡核。然而,精密钢管9焊接熔池中存在大量不均匀溶解质点,精密钢管9熔渣与液态金属接触表面,尤其是在熔池底部生长的枝晶,使得形成气泡核相对容易。如式(5-11)所示,在具有精密钢管9现成表面的焊接条件下,形成气泡核的能量(5-11):Ep=-(ph-pL)V+σA1-AaA(1-cosθ)[](5-11)式中的Ep——形成气泡核所需的能量(J);ph——气泡内的气体压力(101kPa);pL——液体压力(101kPa);V——气泡核的体积(cm3);σ-气泡核(cm3);

这些公式(5-11)表明,由于降低了小口径精密无缝管现货相间张力σ和增加了Aa/A值,气泡附着在现成表面上可以使能量Ep降低。结果表明:在Aa/A值最大的地方,是小口径冷轧精密光亮管最有可能产生气泡的地方;在树枝状晶粒附近以及精密钢管9金属的半熔化晶粒界表面Aa/A的值最大,所以碰巧在精密钢管9这些部位最容易形成气泡。

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而且,当Aa/A值一定时,角度θ越大,形成气泡核所需的能量就越少。(2)气泡在长的大气泡核之后就会继续长大,气泡的成长应符合以下条件:ph>p0型中ph——气泡内的压力;p0——阻碍气泡生长的外部压力。ph=pH2+pN2+pCO+pH2O+pH2S+pSO2+…(5-12)精密钢管9气泡内压力是各种气体分压的总和。实际上,只有其中的一种气体在特定的条件下起主要作用,另一种气体只起辅助作用。

外部压力(p0)是由大气压(pa)、小口径精密光亮无缝管和气泡上部的金属和熔渣(pM+ps)以及由表面张力所构成的额外压力(pc)所组成。也就是p0=pa+pM+ps+pc(5-13),一般而言,PM和Ps的数值都比较小,因此可以忽略这一点,所以气泡长大的条件可以简化为ph>pa+pc=1+2σr(5-14)式中精密钢管9与气体之间的表面张力(J/cm2)。

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