電站鋼結(jié)構(gòu)常見缺陷及可能原因分析

趙葳娜

（中國機械設(shè)備工程股份有限公司，北京100055）

1 引言

電站鋼結(jié)構(gòu)在實際運作的過程中，除了承受保溫系統(tǒng)以及汽水系統(tǒng)的壓力和荷載之外，還需要承受機組運行過程中由于振動等各種因素所引起的疲勞荷載。疲勞荷載影響鋼結(jié)構(gòu)的正常使用和功能的有效發(fā)揮。因此，需要加強對鋼結(jié)構(gòu)常見缺陷的剖析，并采取針對性的措施進行解決。

2 電站鋼結(jié)構(gòu)的常見缺陷

2.1 電站鋼結(jié)構(gòu)焊接問題

鋼結(jié)構(gòu)的焊接質(zhì)量和焊接效果直接關(guān)系著電站鋼結(jié)構(gòu)的使用質(zhì)量，因此，需要加強對電站鋼結(jié)構(gòu)焊接問題的重視。在焊接過程中如果出現(xiàn)接頭根部沒有完全熔透的現(xiàn)象，稱之為未焊透、未熔合，將會造成焊縫出現(xiàn)突變，嚴(yán)重影響焊縫的強度以及焊接效果，甚至?xí)斐珊缚p處出現(xiàn)裂紋，威脅電站鋼結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和使用效果。制造人員在對鋼結(jié)構(gòu)進行出廠檢測的過程中，需要保證鋼結(jié)構(gòu)不存在不完全焊接的缺陷，并對沒有完全焊接好的焊縫用碳弧氣刨清根之后進行修復(fù)，保證焊縫的質(zhì)量和效果[1]。

2.2 鋼結(jié)構(gòu)腹板翼板加強板連接角焊接問題

鋼結(jié)構(gòu)腹板翼板加強板連接角焊縫焊接質(zhì)量問題是影響鋼結(jié)構(gòu)使用穩(wěn)定性的主要問題之一。工作人員在進行宏觀檢驗鋼結(jié)構(gòu)的過程中發(fā)現(xiàn)腹板與加強板之間的連接角、焊接位置處存在很多焊瘤、夾渣以及氣孔等缺陷問題。氣孔產(chǎn)生的主要原因是焊接過程中沒有能夠及時溢出熔池里面的氣泡，使得焊縫在凝固過程中形成空穴。焊條或者焊劑沒有按照規(guī)定進行烘焙、焊芯銹蝕、藥皮剝離以及藥皮變質(zhì)等都是引起焊接問題的重要因素。在焊接過程中，如果電壓過高或者電弧過長也會產(chǎn)生氣孔。氣孔的存在會減小焊縫的有效截面，大的氣孔則會降低焊縫的強度，影響焊縫金屬結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。工作人員在進行焊接的過程中，為了避免氣孔的產(chǎn)生，需要選擇適合的焊接速度以及焊接電流，對坡口邊緣的水分、銹跡以及油污進行認(rèn)真的清理。工作人員還需要嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)定以及工作流程進行焊接材料的清理、保管以及烘焙，避免使用變質(zhì)的焊條[2]。

2.3 鋼結(jié)構(gòu)立柱翼板母材夾層

鋼結(jié)構(gòu)立柱翼板母材夾層是電站鋼結(jié)構(gòu)中最為常見的缺陷之一。技術(shù)人員在進行立柱翼板母材夾層的厚度檢測的過程中，發(fā)現(xiàn)立柱一般的真實厚度要遠(yuǎn)超過通過超聲波機械設(shè)備檢測出來的厚度。技術(shù)人員為了保證檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性，需要通過機械設(shè)備與人力檢測相結(jié)合的方式，保證檢測效果與檢測質(zhì)量。技術(shù)人員為了檢測鋼結(jié)構(gòu)立柱翼板母材夾層是否存在夾層問題，采用縱波直探頭進行了超聲波檢測并獲得肯定的結(jié)果。這種夾層的存在會影響鋼結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性，嚴(yán)重降低桿件的使用強度，影響電站機組的正常工作[3]。

2.4 焊接變形問題

鋼結(jié)構(gòu)在實際焊接過程中出現(xiàn)局部變形主要是由鋼結(jié)構(gòu)外形尺寸較大、加工零件強度不足、焊縫分布不均勻、操作人員操作不規(guī)范以及焊件不規(guī)整等多種因素所造成的。鋼結(jié)構(gòu)焊接過程中的變形將會嚴(yán)重影響后續(xù)鋼結(jié)構(gòu)的正常使用以及鋼結(jié)構(gòu)的功能。工作人員在進行鋼結(jié)構(gòu)焊接過程中，需要盡可能在設(shè)計時做到鋼結(jié)構(gòu)焊縫分布的均勻和對稱，主要應(yīng)對焊接過程中焊縫收縮量大的問題進行處理和優(yōu)化，保證鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的焊接質(zhì)量。

3 電站鋼結(jié)構(gòu)缺陷的解決對策

3.1 優(yōu)化焊接過程中的局部變形問題

電站鋼結(jié)構(gòu)在焊接過程中容易發(fā)生局部變形，引起電站鋼結(jié)構(gòu)的功能的下降以及使用壽命的縮短，必須加強對鋼結(jié)構(gòu)焊接過程中局部焊接問題的規(guī)避，提高加工零件的強度，適當(dāng)?shù)貎?yōu)化鋼結(jié)構(gòu)的外部形象和外部尺寸。同時，焊接人員在進行焊縫焊接以及零件焊接的過程中，要注意焊縫分布的均勻性和規(guī)律性，盡可能減少焊縫的分布數(shù)量，避免焊接零件的變形。其次，焊接人員必須要嚴(yán)格按照焊接作業(yè)的相關(guān)規(guī)定和標(biāo)準(zhǔn)開展規(guī)范施工，保證施工的合理性和科學(xué)性，減少由于焊接工藝問題而導(dǎo)致的鋼結(jié)構(gòu)變形問題，要求能夠?qū)附雍缚p位置進行分段處理和對稱分層處理。

3.2 焊接缺陷的預(yù)防措施

夾渣、凹陷以及氣泡和氣孔都是焊接工藝應(yīng)用過程中容易出現(xiàn)的缺陷，這些缺陷的存在將會嚴(yán)重影響鋼結(jié)構(gòu)的焊接質(zhì)量以及鋼結(jié)構(gòu)的使用效果。因此，需要加強對焊接缺陷的分析以及認(rèn)識，明確焊接缺陷處理的相關(guān)措施并采取科學(xué)的方案進行處理。通常將殘留在焊縫中的熔渣稱之為夾渣，夾渣會降低焊縫的致密性和焊縫的強度，焊縫邊緣有氧切割以及碳弧氣刨殘留的熔渣都是引發(fā)夾渣的主要原因。其次，焊接電流過小、坡口角度問題以及焊接速度太快也會誘發(fā)夾渣問題，焊接人員在使用堿性焊條時由于焊條極性不準(zhǔn)確以及電弧過長等，也會容易引發(fā)夾渣現(xiàn)象。工作人員要想防止焊接過程中夾渣問題的發(fā)生，需要對破口的邊緣進行詳細(xì)的清理，認(rèn)真選擇坡口尺寸，選擇適合的焊接速度以及焊接電流。需要多層焊接時，要仔細(xì)觀察坡口兩側(cè)位置出的熔化現(xiàn)象，并認(rèn)真清理焊渣徹底清除封底焊渣，防止埋弧焊焊偏。

3.3 優(yōu)化焊縫金屬以及母材坡口沒有完全融合的問題

工作人員在進行焊接作業(yè)的過程中，需要合理地控制焊接速度以及焊接電流，如果焊接速度過快或者焊接電流不足，將會使得焊接位置的熱量下降，導(dǎo)致相應(yīng)的焊接材料無法完全熔化。其次，在焊接過程中如果使用大電流進行焊接，將會造成焊條后半部分溫度過高，熔化速度過快，如果電流過大也會導(dǎo)致木材邊緣沒有融化時便已經(jīng)覆蓋了已經(jīng)熔化的焊條金屬材料，這也會直接影響金屬焊接的熔合度。另外，焊接起始位置溫度不足或者焊件散熱速度過快，也會造成焊縫金屬和母材坡口未完全融合的問題。為了有效避免這種未熔合現(xiàn)象的發(fā)生，工作人員需要保證在焊接的過程中焊接距離和焊條的角度都能夠符合規(guī)定要求，并對母材坡口位置處的熔化現(xiàn)象進行密切關(guān)注。可以盡量選擇稍微大一點的電流進行焊接，注意控制焊接速度以及焊接工藝。

3.4 鋼結(jié)構(gòu)防腐工作前期質(zhì)量控制

設(shè)備監(jiān)理工程師應(yīng)檢查制造廠鋼結(jié)構(gòu)表面銹蝕情況，確定銹蝕等級。檢查制造廠鋼結(jié)構(gòu)除銹、涂裝技術(shù)方案是否符合有關(guān)規(guī)定要求，檢查制造廠鋼結(jié)構(gòu)表面除銹、涂裝方法是否合適，檢查制造廠鋼結(jié)構(gòu)表面除銹、涂裝工藝工序安排是否滿足技術(shù)要求。同時，應(yīng)檢查制造廠油漆品種是否符合有關(guān)技術(shù)要求，尤其對于需要耐受熱帶條件與含鹽空氣環(huán)境的油漆；檢查制造廠的油漆來源、質(zhì)量證明書等是否符合要求，檢查制造廠的實際涂裝油漆是否與有關(guān)技術(shù)文件一致，還應(yīng)檢查制造廠涂裝油漆調(diào)配是否按照油漆制造商的產(chǎn)品說明進行。

4 結(jié)語

綜上所述，電站鋼結(jié)構(gòu)的缺陷直接影響電站鋼結(jié)構(gòu)的使用壽命以及電站運行的穩(wěn)定性和安全性，因此，必須要加強對電站鋼結(jié)構(gòu)常見缺陷問題的分析，明確這些缺陷可能造成的后果以及對電站正常使用所帶來的影響，結(jié)合電站工作實際情況進行規(guī)避和控制，促進我國電站行業(yè)的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展。