焊缝余高的作用与危害

下图e1与e2部分即为余高。余高既是焊接工艺的需要，又对容器的安全运行，尤其是疲劳寿命产生一定的影响。

压力容器的焊接多为多道焊（如手工焊、自动焊），后焊的焊道相当于对前一焊道起到保温、缓冷与回火的作用，对前一焊道晶粒进行细化。

余高相当于对最外一层强度焊道起到了保温、缓冷与回火的作用（回火焊道），因此余高是焊接工艺的需要。

接头焊好后，余高的工艺作用即完成，此后余高的存在将对容器的运行安全产生某些不利的影响。

曾经日本人做了两组试验容器，一组焊后把余高修磨掉，使焊缝与母材表面齐平一致，称为去除余高组。

另一组焊好后未做任何处理，称为保留余高组。这两组容器在同样工况条件下进行压力疲劳试验，以比较其疲劳寿命。

试验结果表明，保留余高组的容器先坏，两组的平均疲劳寿命相差2.1倍～2.5倍。

我国曾进行过三层热套模拟容器的压力疲劳试验。该试验容器内径350mm，每层由厚6mm的15MnVR钢板卷焊而成。

该容器由于内径较小，焊完后焊缝表面未加处理，只因测定应力粘贴电阻应变片的需要，而将内表面纵焊缝的一段修磨了。

该容器经压力疲劳试验后泄漏，将其解剖并进行磁粉检测，发现在内层筒内、外表面纵焊缝一侧的熔合线均有磁痕显示，说明该层纵焊缝已裂穿，而唯独修磨处完好无损，内、外表面均无磁粉堆积。

疲劳破坏一般要经历三个过程：生核（即产生疲劳裂纹源），疲劳裂纹的扩展和断裂。焊缝表面难免会存在某些缺陷，如咬边、裂纹、夹杂、未焊满等，这些焊接缺陷都可能成为疲劳裂纹源。

此外，余高的存在破坏了焊缝表面几何形状的连续性，会因外形突变产生附加弯矩，造成较高的局部应力，这些因焊接缺陷而形成的裂纹源，将在局部应力作用下加速扩展直至断裂。

如果焊后采用修磨等方法将余高去除，不仅使焊缝外观与母材保持一致，消除了产生局部应力的根源，同时消除了焊缝表面可能存在的各种焊接缺陷，因而要经过漫长的生核和缓慢的扩展过程，才可能产生疲劳断裂。

要求由于余高的存在将缩短容器的疲劳寿命，因此，国内、外标准均规定，凡需疲劳分析设计的容器均应将余高去除，使焊缝表面与母材表面保持齐平一致。

对无需疲劳分析设计的容器，国内、外绝大多数标准均允许一定量的余高存在（这一允许量一般以不影响无损检测操作为准），只有日本劳动省的标准《压力容器构造规范》规定应将余高去除，使焊缝表面与母材表面齐平，否则应降低焊接接头系数。

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