电站钢结构常见缺陷汇总及可能原因分析

电站钢结构常见缺陷汇总及可能原因分析

王起明吴峰徐公会

山东电力建设第三工程有限公司山东青岛266000

摘要：电站钢结构大多构件承受高温高压或高栽荷，在机组运行中除承受汽水系统、保温系统等部件的静载荷外，还承受了机组运行过程中因振动而产生的疲劳载荷、锅炉受热膨胀产生的横向载荷等动载荷，故钢结构的安全性至关重要。

关键词：电站钢结构；常见缺陷；可能原因

引言

焊接变形是焊件在焊接过程中产生的变形，是钢结构制造中所遇到的一个普遍问题。同时钢结构在电站中的使用比例越来越高，钢结构的腐蚀问题必须引起足够的重视。如何控制好焊接变形和腐蚀是钢结构产品制造成功与否的关键之一，也是难点之一。钢结构是水电站建设中一种重要的建筑结构，焊接和防腐是钢结构制安项目的必要施工环节。

1钢结构翼板腹板加强板连接角焊缝焊接质量差

1.1产生原因：

在对钢结构进行宏观检验过程中发现翼板加强板、腹板与加强板连接角焊缝存在多处气孔、夹渣等缺陷。

1.2预防措施：

1）气孔是指在焊接时，熔池中的气泡在凝固时未能逸出而形成的空穴。产生气孔的主要原因有：坡口边缘不清洁，有水份、油污和锈迹；焊条或焊剂未按规定进行焙烘，焊芯锈蚀或药皮质、剥落等。此外，低氢型焊条焊接时，电弧过长，焊接速度过快；埋弧自动焊电压过高等，都易在焊接过程中产生气孔。由于气孔的存在，使焊缝的有效截面减小，过大的气孔会降低焊缝的强度，破坏焊缝金属的致密性。预防产生气孔的办法是：选择合适的焊接电流和焊接速度，认真清理坡口边缘水份、油污和锈迹。严格按规定保管、清理和焙烘焊接材料。不使用质焊条，当发现焊条药皮质、剥落或焊芯锈蚀时，应严格控制使用范围。埋弧焊时，应选用合适的焊接工艺参数，特别是薄板自动焊，焊接速度应尽可能小些。

2）夹渣就是残留在焊缝中的熔渣。夹渣也会降低焊缝的强度和致密性。产生夹渣的原因主要是焊缝边缘有氧割或碳弧气刨残留的熔渣；坡口角度或焊接电流太小，或焊接速度过快。在使用酸性焊条时，由于电流太小或运条不当形成“糊渣”；使用碱性焊条时，由于电弧过长或极性不正确也会造成夹渣。进行埋弧焊封底时，焊丝偏离焊缝中心，也易形成夹渣。防止产生夹渣的措施是：正确选取坡口尺寸，认真清理坡口边缘，选用合适的焊接电流和焊接速度，运条摆动要适当。多层焊时，应仔细观察坡口两侧熔化情况，每一焊层都要认真清理焊渣。封底焊渣应彻底清除，埋弧焊要注意防止焊偏。

2焊接中的局部变形的原因及预防措施

2.1产生原因：

因钢结构外形尺寸加大，加工件的刚性小或不均匀，焊后收缩，性不一致；加工件本身焊缝布置不均，导致收缩不均匀，焊缝多的部位收缩大、变形也大；加工人员操作不当，来对称分层、分段、同断施焊，焊接电流、速度、方向不一致，造成加工件变形的不一致；焊接时咬肉过大，引起焊接应力集中和过量变形；焊接放置不平，应力集中释放时引起变形。

2.2预防措施：

1）预热。预热可降低焊接接头的冷却速度，有利于焊缝金属中扩散氢逸出，避免氢致裂纹，提高焊接接头抗裂性，从而避免焊接裂纹。焊接前进行预热，除小区域或定位焊可用火焰预热外，其余部位均采用红外线加热器（板）预热。从焊接开始到热处理开始保证不低于预热温度，温度控制在80－150℃，层间温度不超过206℃。预热范围应至少覆盖从焊缝坡口中心起100mm的范围，测温点设在加热部位的背面。

2）设计上要尽量减小焊缝的数量和尺寸；合理布置焊缝，除了要避免焊缝的密集以外，还应使焊缝位置尽可能靠近构件中和轴，并使焊缝的布置与构件中和轴相对称。

3）合理地选择焊接方法和规范。从影响焊接变形的因素的叙述中可以知道，选用焊接线能量较低的焊接方法和规范参数，可以有效地防止焊接变形，如采用co2焊代替手工电弧焊，采用多层焊的方式降低焊接参数来降低线能量。

4）利用装配和焊接顺序来控制变形。安排焊接顺序时应注意下列原则：首先，要尽量采用对称焊接。对于具有对称焊缝的工作，最好由成对的焊工对称进行焊接，从而使由各焊缝所引起的变形相互抵消一部分。其次，对某些焊缝布置不对称的结构，应先焊焊缝相对较少的一侧。再次，依据不同焊接顺序的特点，以焊接程序控制焊接变形量。常见的焊接顺序有分段退焊法、分中分段退焊法、跳焊法、交替焊法以及分中对称法五种。

5）对于对接接头、T变形接头和十字接头坡口焊接，在工件放置条件允许或易于翻身的情况下，宜采用双面坡口对称焊接；对于有对称截面的构件，宜采用对称于中和轴的顺序焊接。

6）对于一般构件可用定位焊固定同时限制变形；对于大型、厚度构件宜用刚性固定法增加结构焊接时刚性；对于大型结构件宜采用分部分组装焊接，分别矫正后再进行总装或连续施工方法。

3钢结构的腐蚀原因

3.1腐蚀原因：

电站钢构支架普遍为热镀锌普通碳钢材料，腐蚀的实质是材料表面与所处的环境中的介质发生化学或电化学作用而遭到破坏或质。这个过程需要4个条件,通常称之为“ACME”,它们分别是阳极、阴极、金属接触以及电解质和氧气。当这4个条件同时存在时，钢铁便发生锈蚀。在阳极，铁释放电子形成Fe2+；在阴极,水中溶解的氧吸收来自阳极的电子而生成氢氧根离子OH-，电子由阳极不断流向阴极，产生腐蚀电流，在钢结构表面形成氢氧化铁薄膜，Fe(OH)2再与水、氧结合生成氢氧化铁即铁锈Fe(OH)3。

3.2电站钢结构防腐设计：

1）钢结构的表面处理

在对电站钢结构进行防腐作业前，必须对钢结构的表层进行清理作业。这是因为钢结构的表面由于暴露在室外环境中，其表面通常会附着各种灰尘、泥土、锈迹、残渣等需要清理的污物残留，这些都会对钢结构防腐作业产生影响，因此，无论是进行重防腐涂装还是热镀锌与冷喷锌的防腐方法作业，都需要将钢结构的表面清理干净。在整个清理过程中，施工人员首先需要对钢结构的表面进行仔细清理，确保钢结构表面无粘附杂质、酸碱残留、氧化物及锈迹等污物，且要确保钢结构的构件表面具有一定程度的粗糙度，确保在进行重防腐涂装或镀锌等防腐方法施工作业时不会出现涂料脱皮的现象。

2）重防腐涂装应用

重防腐油漆对钢结构能够进行10年~15年的保护，从而节省了电力设施的检修费用，但是，在进行重防腐涂料的涂装工作时，需要对钢板的表面情况、周围的大气环境、钢板温度等客观环境因素进行注意，在雨雪等湿度高于85%的气候条件下，不能进行重防腐涂装的施工作业。此外，在进行涂装作业前，需对钢板的表面温度进行温度计测量，同时，在施工操作时需要将喷头与钢板表面尽量近距离进行施工作业，避免干喷现象的出现。

3）热镀锌与冷喷锌应用

首先，我们需要对热镀锌与冷喷锌这两种钢结构的防腐方法进行比较。热镀锌主要是利用金属高温熔化和雾化后在钢结构构件表面所形成的金属表层来发挥防腐效用的。在实际的施工作业中，通常是将钢结构构件浸入金属锌的热熔溶液中，使得钢结构表层被金属锌牢牢覆盖，以此达到最终的防腐目的；冷喷锌则是运用涂装的手段使得钢构件表层形成金属锌的保护盾牌，充分发挥牺牲阳极以保护阴极的化学原理来对钢结构进行有效保护，在经过锌盾的常温喷涂作业后，钢结构表面锌镀层中锌的含量高于96%；其次，从施工作业难度来讲，冷喷锌的方法较之热镀锌更为简单；最后，从经济方面来讲，冷喷锌更为节能环保，且成本较低。因此，在对电站钢架构进行防腐作业时，采用冷喷锌方法是最佳方案。

结束语

电站钢结构需要采取高性能的防腐措施，减轻钢结构的腐蚀，延长钢结构的使用寿命，合理有效控制焊接应力和焊接变形，节约维护成本，提高资源的利用率。我们还要不断的研究并采用新技术和新工艺，以最优的成本来维护钢结构。

参考文献

[1]林强.钢结构焊缝无损探伤质量检测技术研究[J].江西建材.2017(08)

[2]毛勇敢.建筑钢结构的焊接工艺及其性能研究[J].科学技术创新.2017(35)