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钢结构T型接头大板梁焊接裂纹探讨

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摘要:本文通过理化检验及焊接工艺调查,分析认为,违反焊接工艺规程,焊后冷却速度快,是造成钢结构T型接头大板梁焊接裂纹产生的原因。

关键词:T型接头;焊接裂纹

0引言

T型焊接接头是钢结构中常用的焊接形式之一,广泛应用于石油化工、桥梁、船舶等。T形接头是一焊件端面与另一焊件表面构成直角或近似直角的接头。这是一种用途仅次于对接接头的接头形式,根据垂直板厚度的不同,T形接头的垂直板可开成I形坡口、单边V形坡口、K形坡口等多种坡口形式,其焊接工艺要求严格。

1项目背景

2014年冬季,某电厂660MW改造项目,现场制作T型接头大板梁,材质为Q345B。该构件翼板厚度为130mm,腹板厚度为40mm,构建4条主焊缝(角焊缝)总长19.8m×4。T型接头坡口纯边为20°,熔焊深度为10mm,施工采用6台YD-500FR焊机连续作业,一个昼夜将4条角焊缝焊接完成。24小时后,无损检测人员采用CDX-Ⅲ型磁探仪,对4条焊缝进行100%磁粉探伤。检测发现,多处有裂纹现象。经测量,焊缝横向裂纹有9处,最长35mm;纵向裂纹最大为290mm。

2原材料理化性能调查

2.1原材料化学成分原材料成分符合GB/T1591-2008对Q345B的要求。

2.2原材料力学性能从表2可以看出,原材料符合材质要求。

3焊接工艺调查

承接加工的公司对进行了焊接工艺评定,制定了焊接工艺规程。施工过程中,质检人员记录焊接相关数据。焊接人员在操作过程中,采用大电流、大电压进行焊接,焊缝在快速冷却过程中,易产生结晶裂纹。

4开裂原因分析

通过对工艺实施调查和样品取样分析,可以看出,焊接施工人员为加快工程进度,未按焊接工艺文件执行,采用大电压和大电流操作,加上气温低(-20℃),焊缝冷却速度过快。结合本次施工工艺,焊接电压和电流都很大,焊缝处金属处于较高的温度,由金属结晶规律可知,先结晶的金属较后结晶的金属杂质较多,并富集在晶界。在焊缝金属凝固的后期,低熔点共晶被排挤在柱状晶体相遇的中心部位,形成一种所谓的“液态薄膜”,随着热源的离开,拉应力增加,在金属结合薄弱之处易于形成结晶裂纹。低温焊接条件下,焊缝的冷却速度高于常温条件下,导致材料的晶粒度粗大,增加了冷裂纹的敏感性。焊后冷却速度加快,热影响区的淬硬性也越大,在热影响区会形成马氏体或贝氏体等淬硬组织,材料硬度上升,塑性下降,材料抵抗裂纹扩展的能力下降。焊缝金属在冷却过程中,游离氢的溶解度降低,焊后冷却的速度快,氢逸出的时间变短,残留在金属中的比例增大,使冷裂纹产生的可能性增加。

5结论与措施

通过前面的分析可知,违反操作规程,快速冷却时造成之一事故的主要原因。建议采用焊接前对构件进行预热,严格遵照操作工艺施工,焊后缓慢冷却等措施。

参考文献:

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作者:王伟1,朱绍峰2 单位:1安徽省机械科学研究所,2安徽建苑质量检测有限公司

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