１ 裂纹产生
某石化工程钢结构加工任务由我 司承制，工地由某化建单位安装，２０１１ 年１月１０日，施工人员在安装现场巡检 中，发现工程２２ｍ标高处外取热器下 支座梁与框架梁连接节点腹板处出现 裂纹，接报后，承制与安装双方进行 了现场调查，平台钢结构主次梁焊接 接头部位存在裂纹缺陷，拿出补修方 案并１００％探伤，并委托专业单位对裂 纹梁主材进行硬度检测和现场取样分 析。此次复检共检查类同梁１５根，发 现裂纹仅此１条，裂纹产生的位置在主 梁腹板与次梁腹板连接焊缝位置（主梁 ＨＮ７００×３００×１３×２４，次梁ＨＮ７００ × ４００×１４×３０）。焊接接头部位存在的 裂纹为个别现象，裂纹在接头的热影 响区围绕接头呈半弧形。裂纹梁的位 置见图１平台梁平面布置图，裂纹形态 见图２梁立面截面图。
除工作，确保剔除部位正确，严禁在 返修区域或母材上造成新的缺陷； ３．５ 焊接前，对焊缝两侧７５￣１００ｍｍ宽 周围区域用氧－乙炔火焰加热到１２０℃ （考虑Ｔ型接头实际热传导情况和环境 温度低于０℃），用温度器在距焊缝 １００ｍｍ处测量，为防止大风带来的不 利影响应搭设临时防风棚。 ３．６ 焊道周围２０ｍｍ范围内的锈、水、 油污等杂质的清理要彻底，在次梁侧 用８ｍｍ碳棒刨轻刨并打磨干净渗碳层， 深度控制８ｍｍ左右，用手工电弧焊施 焊，也可用气体保护焊。为防止裂缝 出现在敏感的第一道焊缝和焊根，适 当加大电流，减慢焊速。焊完一遍后， 彻底清理焊道。尽量采用多层多道焊 或分段间隔焊跳焊以减少焊接残余应 力的产生，一面完成后，在腹板另一 侧清根彻底后补焊，要求连续施工， 中途停工需在施工前检查焊道质量并 重新预热，焊缝不得有弧坑、夹渣、 裂纹、咬边以防止形成应力集中。
Ｊ－ ４２ 现代焊接 ２０１１年第７期 总第ｉｏｎｓ 应用广角
２．３ 构造刚性约束大，施工时，荷载 分布不尽合理
该结构次梁安装中端部已受刚性 约束，在梁焊接时罐体已吊装，罐体 的荷载（壳体３０余吨）通过临时支撑 被传递到平台梁上，临时支撑位置不 合理，以罐体中心为重心，重心向Ａ轴 侧只有一个支撑立于该次梁上，此次 梁承受相对较大荷载，而此荷载又全 部通过次梁的焊接接头传到框架梁腹 板上，增加了腹板处的内应力，直接 导致焊缝区残余应力增大。
在本工程应用的现场安装方面的 经验，可以对今后复杂结构和环境条 件的安装起到积极的借鉴作用。
参考文献
［１］钢结构设计手册（第三版）． 北京： 中国建筑工业 出版社．
（上接第Ｊ－４１页）
温２．５ｈ，炉冷到常温。热处理过程中 升温和冷却速度，控制在３０￣５０℃／ｈ。 热处理曲线见图６。
７ 焊后检验和硬度测试
原则上在有荷载情况下应该卸载 后施焊，施工没有充分重视焊接时荷 载的因素，造成主梁腹板焊缝区拘束 应力过大，这也增加了裂纹产生的可 能性。焊接时临时支撑位置如图４所示， 裂纹梁附近支撑如图５所示，其他罐体 梁支撑如图６所示。
通过以上分析可以看出，由于各
定和执行不良，特别是焊前预热和焊 后缓冷不到位
焊接工艺技术防止缺陷产生的措 施主要有：焊前预热、焊后缓冷；选 用合适焊条和工艺参数，使用前在保 温箱内按规定的温度、时间加热保温， 使用时放置在保温桶内取用等。
ＧＢ／Ｔ １５９１１９９４《低合金高强度结构钢》 的要求。经现场硬度检测和现场取样 分析，化学成分和力学性能均符合国 标要求，见表１和表２。
在正常情况下该钢种可焊性良好， 不易产生焊接裂纹。安装现场发现的
表１ 化学成分（％）
Ｃ Ｍｎ Ｓｉ Ｐ Ｓ Ｖ Ｎｂ Ｔｉ ０．１８ １．３３ ０．５ ０．０３５ ０．０３ ０．０５ ０．０４ ０．０１
低温露天施焊环境湿度大，施焊 前现场对焊条未采取严格的烘干、保 温和领用措施，焊条药皮中的水分较 高；造成焊缝金属中氢的聚集，也是 冷裂纹产生的一个潜在因素。
现代焊接 ２０１１年第７期 总第１０３期 Ｊ－ ４３
应用广角 Ｗｅｌｄｉｎｇ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ
种措施不得当，使得焊缝中形成淬硬 组织；同时封闭的刚性约束加上焊接 时荷载较大，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。
应用广角 Ｗｅｌｄｉｎｇ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ
钢结构裂纹成因分析及防范措施
Analysis of
the reason for cracks on steel structure and the preventive measures
上海华普钢结构工程有限公司 王联忠 摘 要：本文分析了某石化工程钢结构安装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；安装；裂纹；解决措施
的影响而未采取有效的防护措施（焊 补强板侧时未预热），也无焊后良好 保温消除应力热处理措施，焊缝金属 冷却速度很快，对焊缝周围产生张力， 同时焊缝中也容易出现淬硬的马氏体 组织。对于Ｑ３４５来说低碳合金元素含 量比低碳钢多，材料淬硬倾向和出现 裂纹的倾向大。当残余应力达到材料 的屈服极限时，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，这是裂纹产生的主因。
３ 防范改善措施
接工艺支持要求后，针对裂纹返 修制定如下返修工艺方案： ３．１ 先卸除荷载缺陷处荷载，尽量增 加焊缝收缩的自由度。 ３．２ 选经验丰富的有资质证焊工和气 刨施工补修人员。 ３．３ 选低氢型焊条材料：Ｅ５０１５或Ｅ５０１６ φ３．２ｍｍ（３５０℃烘焙１ｈ）。ＥＲ５０－６气 体保护焊丝，规格：φ１．２ｍｍ，使用富 氩混合气或含水符合ＧＢ５０２０５要求的纯 ＣＯ２。严格烘干和保温措施。 ３．４ 采用ＰＴ／超声波探伤对缺陷定位， 焊缝缺陷可见范围两端各＋５０ｍｍ。 焊 缝缺陷的剔除用碳弧气刨加砂轮打磨 干净渗碳层。补修焊工参与缺陷的剔
３．７ 焊后热处理，防止焊接区域迅速 冷却而产生裂纹，在焊缝两侧１００ｍｍ 宽，后热至２００℃，消氢和消除应力１ｈ， 后用石棉等保温缓冷。 ３．８ 若存在经设计、业主方确认的加 劲补强板方案，参考以上预热后热方 案执行。
４ 结束语
采取以上针对性措施后，经过对 现场返修焊道１００％超声检验和１００％ 目视检查，未发现焊缝表面裂纹缺陷。 经过数天后的再次复检，也未发现延 迟裂纹出现。因此，可以确定上述对 裂纹产生的原因分析准确，所采取的 防范和返修工艺措施效果良好。
３４；３３．６；３８。
８ 结束语
Ｓｔｅｌｌｉｔｅ合金的焊接性差，堆焊结 构也特殊，焊接过程中稳定的预热、 小规范的焊接工艺参数以及及时的消 应力措施是确保Ｓｔｅｌｌｉｔｅ合金堆焊成功 的基本条件，防热工装对降低施焊环 境温度，保证焊缝质量起到关键作用， 严格执行工艺过程是保证堆焊成功的 必要条件。
参考文献
［１］ 中 国机械工程学会焊接学会． 焊接手册２－材料的 焊接 ［Ｍ］． 北京： 机械工业出版社， ２００８． ［２］周振丰，张文钺． 焊接冶金预技术焊接性 ［Ｍ］． 北京： 机械工业出版社， ２００３．
Ｊ－ ４４ 现代焊接 ２０１１年第７期 总第１０３期
２ 裂纹产生的原因分析
蒸馏平台钢结构所用钢材为Ｑ３４５Ｂ 低合金钢，进厂原材料经过严格的各 项复检，化学成分和力学性能均满足
作者简介：王联忠（１９７３－），男，１９９５年毕业于西安石油 大学工业管理工程专业，工程师，从事钢结构生产、安装 １７ 年，先后在上海宝冶、上海中远川崎、宝钢钢构就职工 艺担当、项目经理等。目前为上海华普钢结构有限公司珂 玛制造厂总工。
δｓ／ＭＰａ ３６０
表２
δｂ／ＭＰａ
５３０
力学性能
δｓ／ ％ Ａｋｖ（＋２０℃）／Ｊ
２３
３８
裂纹分布于焊接接头的热影响区，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。 ２．１ 施工人员自作主张，在插入接头 位增加焊接补强板
在梁结构设计过程中设计并没有 增加筋板和补强板，施工人员在安装 前擅自在腹板侧增加一块补强板，工 序上先进行了补强焊接，然后将次梁 插入，随后安装梁，将梁腹板紧贴补 强在主梁腹板处进行二次焊接， 造成 局部区域焊缝密度过大，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。 如图３所示。 ２．２ 焊接施工现场条件较差，工艺制
该处主材腹板分别１３ｍｍ、１４ｍｍ 厚，翼板分别２４ｍｍ、３０ｍｍ厚，无拘 束度常温下该结构腹板间角焊道不需 进行预热和焊后缓冷。《铁路钢桥制 造规范》（ＴＢ１０２１２）１７．２．６、１７．４．４规 定：焊接环境温度，低合金高强度结 构钢不应低于５℃。该工程冬季裂纹发 生时日当地气象部门气温数据温度为 （－７￣－１９℃），焊接过程中遭遇严寒
７．１ 检验：冷却到室温后，堆焊焊缝 进行１００％ＰＴ，无裂纹、气孔、夹渣 等缺陷。 ７．２ 对堆焊表层选取２４点进行硬度检 测，硬度值均大于ＨＲＣ ３２：保证了设 备使用的耐磨性。
具体硬度值（ＨＲＣ），分别是： ３９．５；３２．５；４０；３８；３５；３６；４１；３９； ３６．５；３４．８；３９．５；３３．７；３６；３７；３８．６； ３５．３；３７．２；３９．６；３７；３８．９；３５．８；