除氧煤仓间钢结构裂纹成因分析及防范措施.doc

中国电力（）除氧煤仓间钢结构裂纹成因分析及防范措施causeanalysisandprecautionsoncracksofsteelstructuresofdeaeratorandcoalbunkerbay郝晓军1，李中伟1，郭立峰2（1.河北省电力研究院，河北石家庄050021；2.华能石家庄分公司，河北井陉050310）摘要：分析了某发电厂钢结构制造过程中产生裂纹的原因，提出了有针对性的解决措施，取得了较好的效果。关键词：钢结构；裂纹；解决措施abstract：whycracksshouldtakeplaceinmanufacturingprocedureandhowtosolvethisproblemarediscussed.thesesolutionshavegoodeffects.keywords：steelstructure；cracks；solvingmeasures.河北国华定洲发电有限责任公司一期2600mw工程主厂房钢结构由三门峡水工机械厂承制。2001年底，监造人员在制作现场发现除氧煤仓间钢结构部分立柱和梁、撑焊接接头部位存在裂纹缺陷。这一情况立即引起了业主和监理单位的重视，要求厂家对这批构件进行全面复检，保证主要承载焊缝100%超声检验（ut）、全部焊缝100%磁粉检验（mt）。在检查过程中，发现在钢柱的焊接接头部位普遍存在裂纹，且大部分裂纹在接头的热影响区、熔合线等薄弱位置。此次复检共检查柱子39根，发现裂纹100余条，裂纹产生的位置绝大部分在柱子筋板与腹板、翼板的连接焊缝位置。典型裂纹的位置和形态见图1。1裂纹产生的原因除氧煤仓间钢结构所用钢材为q345c低合金钢，进厂原材料经过厂家严格的各项复检，化学成分和力学性能均满足gb/t15911994低合金高强度结构钢的要求，详见表1、表2。在正常情况下该钢种可焊性良好，不易产生焊接裂纹。现场发现的裂纹多数分布于焊接接头的热影响区和熔合线附近，且具有延迟性，由此可以断定此种裂纹为焊接冷裂纹中的延迟裂纹。裂纹产生的主要原因分析如下。1.1结构设计不尽合理由于柱子结构设计过程中没有重视焊接方面的因素，起增加刚度作用的筋板在设计中保留数量过多、过于密集，造成局部区域焊缝密度过大；同时，在筋板与腹板、筋板与翼板、筋板与工字梁主角焊缝间的交叉部位，未按照要求倒角。上述因素使得焊接时这些部位的拘束应力过大，而拘束应力大是产生冷裂纹的重要原因之一，这就大大增加了裂纹产生的可能性。1.2焊接施工现场条件较差由于该批杆件工期很紧，同时受厂家施工条件所限，部分柱子是在露天环境下施焊的，生产过程中遭遇大风和雨雪的影响而未采取有效的防护措施，在低温、潮湿的环境下施焊促使裂纹产生。1.3焊接工艺制定和执行不完善1.3.1焊接时没有进行焊前预热和焊后缓冷dl5007-1992电力建设施工及验收技术规范（火力发电厂焊接篇）第5.0.1条规定：低合金钢焊接时允许的最低环境温度为10。由于是在冬季施工，现场环境温度很低（最低达1215），材料淬硬倾向增大；由于焊后未进行保温，焊缝金属冷却速度很快，使焊缝中更容易出现淬硬的马氏体组织；同时，因为没有进行焊后消除应力热处理，导致焊缝区残余应力很大，从厂家做的试验发现，焊缝区的最大残余应力达400mpa，已达到材料的屈服极限，在这样的残余应力作用下焊缝金属产生塑性变形，当变形量超过材料的极限时产生裂纹。1.3.2焊材及环境中氢的作用在现场施焊中没有对焊条进行严格的烘干和保温,导致了焊条药皮中的水分较高；同时由于在雪天露天施焊，空气湿度很大，这些都会提高焊缝中氢的含量；另外在坡口加工过程中没有把坡口附近的铁锈、油污清理干净，铁锈、油污中所含的氢渗入焊缝。上述因素造成焊缝金属中氢的聚集，成为冷裂纹产生与扩展的一个重要原因。通过以上分析可以看出，由于各种措施不得当，使得焊缝中形成淬硬组织、含氢量高；同时复杂的结构又造成焊接接头部位很大的拘束应力，在这些因素的共同作用下，产生了焊接冷裂纹。2防止裂纹产生的措施2.1焊前预热、焊后缓冷焊接前，对焊接坡口及周围区域用氧-乙炔火焰或远红外加热器加热到100150，采用红外点温仪保证加热温度在规定的范围内。焊后，用石棉保温缓冷。2.2改善施工现场条件保证焊接过程都在室内进行，防止大风和雨雪带来的不利影响。2.3严格按照有关规程的要求保管和使用焊材生产中所用的全部焊条使用前应在保温箱内按规定的温度、时间加热保温；现场使用的焊条应放置在保温筒内，随用随取。焊剂在使用前也应全部烘培，去除水分、保持干燥。坡口加工后应将坡口及附近的铁锈、油污和火焰切割后割口表面的氧化物、熔渣、飞溅物等清除干净，直至露出金属光泽。清理范围按有关规程要求进行。3结论采取以上针对性措施后，在现场对新制作柱子的焊接质量进行了全面检查，包括对主要承重焊缝100超声检验、所有焊缝100目视