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摘要：随着钢结构的快速发展，元件的横截面越来越大，钢板的厚度越来越厚，厚板会增加焊接中层状撕裂的风险。电力铁塔塔脚钢板的厚度通常超过40mm，靴板厚度通常超过16mm，焊接接头具有T型接头和角接头。在焊接过程中，塔脚底部厚度方向上承受较大的拉应力，这使得在钢板的轧制方向上容易开裂。因此文章重点就电力铁塔厚板防层状撕裂焊接工艺展开分析。
关键词：电力铁塔;防层状撕裂;焊接工艺
1焊接技术在电力工程的应用
随着科技的发展，各种机组制造水平不断提高，安装质量要求也随之提高，焊接作为电力工程施工的一个重要环节，也不断地提高改进。由于新技术的不断增多，焊接技术的发展也更加有深度和广度。一直以来，电力企业中使用的焊接技术基本为手工电焊和手工钨极氩弧焊两种为主，随着技术的不断更新换代，焊接技术也出现了自动化焊接和CO2气体保护焊技术，就气体保护焊而言，其是利用气体作为电弧介质，并对焊接区和电弧进行保护的焊接方法。很多电力企业已开始尝试自动化焊接技术，这些技术都可实现高质量高效作业。除了焊接技术以外，焊接工艺在电力工程中的应用也进一步得到了发展，新兴工艺如药芯焊丝焊接技术和镜面焊等。此外，电力企业的焊接思想也出现了变化，过去的依靠焊工技能就可完成优质焊接的思想转变为了工艺和技艺相结合的思想，这也促进了焊接热处理专业的进步和发展。电力企业为了适应时代的发展，也在不断提高自身的焊接水平和能力，努力掌握焊接方面的新工艺和新技术，从而确保自身企业具备核心竞争力，实现企业的可持续发展。
2电力铁塔厚板焊接工艺分析
电力铁塔塔脚钢板材料通常是是包含少量合金元素的低合金钢，具有高硬度，焊接中容易出现裂纹。
2.1焊接材料
①选择具有相同强度和塑性刚度的焊接材料，并在焊接前进行工艺评定测试，并在测试合格后进行正式焊接。②二氧化气体保护焊：使用E71T-1或ER50-6焊丝。CO2气体：CO2含量（V/V）应小于99.9%，水蒸气和乙醇的总含量（m/m）应不超过0.005%，不能检测出液态水。③对于手工电动焊接时：使用的焊条为E50型。
2.2焊前预热
①焊接前应预热，以减少内部应力，防止开裂并提高焊缝性能。②最低预热温度100℃。③T型接头比对接接头的预热温度应高于25℃～50℃。④操作环境温度低于正常温度（0℃以上），则预热温度应高于15℃～25℃。⑤预热方法采用电加热和火焰加热，火焰预热仅用作单个部件，应注意均匀加热。热点仪自动控制加热温度，测温笔用于测量距焊缝中心75mm的温度，在加热区的背面选择测温点。
2.3焊接過程采取的措施
①后层具有对前层除氢的作用，并且由于能够改善前层焊缝和加热影响区的结构，因此采用多层焊接和多道焊接。当每个焊道完成后，有必要仔细清洁，仔细检查并清除缺陷，然后焊接下一层。②每个焊接层的焊缝始终端应相互错开50mm以上。③层之间的温度应与预热温度相同。④不能在焊接过程中停止实施焊接。⑤焊接采用边振边焊或锤击技术用于消除焊接过程中的焊接应力。由于在焊接和振动过程中焊缝组织结晶延迟，可以充分让焊缝中的氢等有害杂质流出，并减少焊缝金属的氢含量以及杂质偏析，减少层状撕裂，使焊缝晶粒更加细化，焊缝的可塑性和刚性得到改善，因此焊缝的机械性能得到改善。通过焊接金属在振动下结晶，降低了焊接应力并提高了层状撕裂和抗焊接阻力。⑥在焊接过程中，应注意每次焊缝深度之比为1.1或更大。
3电力铁塔厚板层状撕裂产生原因
①母材因素，母材中存在硫化物和层状硅酸盐或氧化铝聚集在同一平面上，形状不良。钢材的硫含量：已知钢材的含硫是主要因素。硫含量越高，层状偏析和各向异性等缺陷的可能性就越大，从而导致层状开裂。碳当量是确定受影响淬硬的最重要因素。碳当量越高，钢材淬硬趋势就越高，组织就越容易出现脆化，并且更容易产生层状裂纹。②向拘束应力，即焊接残余应力，是导致层状撕裂的机械条件。在焊接期间会发生热膨冷缩，由于母材厚度厚，不容易变形，由于没有释放残余应力而产生大的残余应力。当残余应力达到极限时，会形成层状撕裂。③外部荷载作用力，施加的外部荷载是产生层状撕裂的主要要素。在外加载荷的影响下，母材的应力和载荷条件发生变化，裂纹的形成速率增加。④氢的影响，通常可以想到，热影响区域附近形成的层状撕裂主要由于冷裂纹诱发的，其中氢是重要的影响因素。然而，远离热影响区域处的母材通常产生层状撕裂不受氢影响。
4电力铁搭厚板结构层状撕裂防止措施
4.1原材料控制
GBT1591《低合金高强度结构钢》要求Q355B钢中S含量为0.035%，P含量≤0.035%。在厂对原材料进行检验时，仔细检查钢板中S和P的含量，S，P材料的实际测量值应小于标准含量。厚板原材料进入厂后，有必要单独进行无损检查，以确认是否存在板内夹层，不合格的钢板必须将其退回以。
4.2焊接接头设计
本文根据到目前为止的设计经验，总结并提出了一些现场焊接经验和接头设计的方法。焊接接头的设计应尽可能防止变形，避免厚度方向上有残余应力，在这种情况下，应采用较小的焊接角度，以满足焊接深度和焊接致密性要求。
4.3焊接工艺控制
4.3.1焊接材料的选择
在满足接头强度要求的条件下。ER506焊丝是一种脆弱的氢焊接材料，使用具有优异塑性性能的材料，良好的塑性是公认厚板焊接材料。
4.3.2焊接方法的选择
在焊接厚板时，使用富含氩气的混合气体保护层（Ar85%，CO215%）。这种焊接方法是低氢焊接方法之一。焊缝比纯CO2气体更易于控制金属中的氢含量。
4.3.3坡口的制备
厚板坡口应采用机械坡口进行加工，以防止采用火焰切割焊缝部位重复加热。在坡口加工过程中，有必要根据要求严格限制坡口角度和钝边尺寸的差异。在预热焊接之前，有必要根据焊接前预热钢板的厚度确定适当的温度加热，需要适当提高焊缝的加热温度，以免产生额外的应力。通过在焊接前进行预热，通常可以避免在焊接接头时出现裂纹。
4.4焊后热处理
焊缝的焊接热处理将有效降低焊缝金属的氢含量，它还减少了焊接中冷裂纹的出现，有效地防止了母材的层状撕裂出现。整个焊接过程完成后，对焊缝和母材整体热处理，并确保去除母材内部的焊接残留应力。
5电力铁塔厚板焊接工艺的过程控制
5.1定位焊控制
在厚板定位焊时，是最容易出现问题的。当厚板定位焊时，定位焊处的温度会被周围的“冷却介质”迅速冷却，从而导致过度的应力集中，造成局部损坏和裂纹，解决方案是增加厚钢板定位焊接时的预热温度，并增加定位焊的长度和焊接面的尺寸。
5.2多层多道焊工序控制
在厚板焊接过程中，多层焊接和多道焊接是该过程中的重要原理。这是由于厚板焊缝的坡口大，单层单道焊缝无法填充坡口。有些焊工为了方便进行宽道焊接，这种焊接的结果是，较大的残余应力和相对较弱的焊接强度，易于开裂和延迟裂纹产生。多层和多道焊接的优点在于，在前一道焊接对后一道焊接来说是“预热过程”，可以提高焊接质量。
总之，层状撕裂在钢结构的厚焊接中是一个大问题。一旦发生层状撕裂，损伤相当严重。特别是在电力铁塔中，所以需要引起注意。为此，必须严格控制进入工厂的材料的质量，不要将母材杂质超标的材料引入工厂。设置适当的焊接接头，降低残余应力，确保不要发生层状撕裂，在加工过程中仔细监控热输入，确保焊接质量并防止焊接缺陷发生。
参考文献
[1]赵连桂.高强钢在电力输变电工程中的应用及其关键焊接技术[J].金属加工（热加工），2015（20）：10-12.
[2]袁磊.电力铁塔用Q420高强钢焊接性试验研究[J].科技传播，2014，6（16）：69+64.
关键词：电力铁塔;防层状撕裂;焊接工艺
1焊接技术在电力工程的应用
随着科技的发展，各种机组制造水平不断提高，安装质量要求也随之提高，焊接作为电力工程施工的一个重要环节，也不断地提高改进。由于新技术的不断增多，焊接技术的发展也更加有深度和广度。一直以来，电力企业中使用的焊接技术基本为手工电焊和手工钨极氩弧焊两种为主，随着技术的不断更新换代，焊接技术也出现了自动化焊接和CO2气体保护焊技术，就气体保护焊而言，其是利用气体作为电弧介质，并对焊接区和电弧进行保护的焊接方法。很多电力企业已开始尝试自动化焊接技术，这些技术都可实现高质量高效作业。除了焊接技术以外，焊接工艺在电力工程中的应用也进一步得到了发展，新兴工艺如药芯焊丝焊接技术和镜面焊等。此外，电力企业的焊接思想也出现了变化，过去的依靠焊工技能就可完成优质焊接的思想转变为了工艺和技艺相结合的思想，这也促进了焊接热处理专业的进步和发展。电力企业为了适应时代的发展，也在不断提高自身的焊接水平和能力，努力掌握焊接方面的新工艺和新技术，从而确保自身企业具备核心竞争力，实现企业的可持续发展。
2电力铁塔厚板焊接工艺分析
电力铁塔塔脚钢板材料通常是是包含少量合金元素的低合金钢，具有高硬度，焊接中容易出现裂纹。
2.1焊接材料
①选择具有相同强度和塑性刚度的焊接材料，并在焊接前进行工艺评定测试，并在测试合格后进行正式焊接。②二氧化气体保护焊：使用E71T-1或ER50-6焊丝。CO2气体：CO2含量（V/V）应小于99.9%，水蒸气和乙醇的总含量（m/m）应不超过0.005%，不能检测出液态水。③对于手工电动焊接时：使用的焊条为E50型。
2.2焊前预热
①焊接前应预热，以减少内部应力，防止开裂并提高焊缝性能。②最低预热温度100℃。③T型接头比对接接头的预热温度应高于25℃～50℃。④操作环境温度低于正常温度（0℃以上），则预热温度应高于15℃～25℃。⑤预热方法采用电加热和火焰加热，火焰预热仅用作单个部件，应注意均匀加热。热点仪自动控制加热温度，测温笔用于测量距焊缝中心75mm的温度，在加热区的背面选择测温点。
2.3焊接過程采取的措施
①后层具有对前层除氢的作用，并且由于能够改善前层焊缝和加热影响区的结构，因此采用多层焊接和多道焊接。当每个焊道完成后，有必要仔细清洁，仔细检查并清除缺陷，然后焊接下一层。②每个焊接层的焊缝始终端应相互错开50mm以上。③层之间的温度应与预热温度相同。④不能在焊接过程中停止实施焊接。⑤焊接采用边振边焊或锤击技术用于消除焊接过程中的焊接应力。由于在焊接和振动过程中焊缝组织结晶延迟，可以充分让焊缝中的氢等有害杂质流出，并减少焊缝金属的氢含量以及杂质偏析，减少层状撕裂，使焊缝晶粒更加细化，焊缝的可塑性和刚性得到改善，因此焊缝的机械性能得到改善。通过焊接金属在振动下结晶，降低了焊接应力并提高了层状撕裂和抗焊接阻力。⑥在焊接过程中，应注意每次焊缝深度之比为1.1或更大。
3电力铁塔厚板层状撕裂产生原因
①母材因素，母材中存在硫化物和层状硅酸盐或氧化铝聚集在同一平面上，形状不良。钢材的硫含量：已知钢材的含硫是主要因素。硫含量越高，层状偏析和各向异性等缺陷的可能性就越大，从而导致层状开裂。碳当量是确定受影响淬硬的最重要因素。碳当量越高，钢材淬硬趋势就越高，组织就越容易出现脆化，并且更容易产生层状裂纹。②向拘束应力，即焊接残余应力，是导致层状撕裂的机械条件。在焊接期间会发生热膨冷缩，由于母材厚度厚，不容易变形，由于没有释放残余应力而产生大的残余应力。当残余应力达到极限时，会形成层状撕裂。③外部荷载作用力，施加的外部荷载是产生层状撕裂的主要要素。在外加载荷的影响下，母材的应力和载荷条件发生变化，裂纹的形成速率增加。④氢的影响，通常可以想到，热影响区域附近形成的层状撕裂主要由于冷裂纹诱发的，其中氢是重要的影响因素。然而，远离热影响区域处的母材通常产生层状撕裂不受氢影响。
4电力铁搭厚板结构层状撕裂防止措施
4.1原材料控制
GBT1591《低合金高强度结构钢》要求Q355B钢中S含量为0.035%，P含量≤0.035%。在厂对原材料进行检验时，仔细检查钢板中S和P的含量，S，P材料的实际测量值应小于标准含量。厚板原材料进入厂后，有必要单独进行无损检查，以确认是否存在板内夹层，不合格的钢板必须将其退回以。
4.2焊接接头设计
本文根据到目前为止的设计经验，总结并提出了一些现场焊接经验和接头设计的方法。焊接接头的设计应尽可能防止变形，避免厚度方向上有残余应力，在这种情况下，应采用较小的焊接角度，以满足焊接深度和焊接致密性要求。
4.3焊接工艺控制
4.3.1焊接材料的选择
在满足接头强度要求的条件下。ER506焊丝是一种脆弱的氢焊接材料，使用具有优异塑性性能的材料，良好的塑性是公认厚板焊接材料。
4.3.2焊接方法的选择
在焊接厚板时，使用富含氩气的混合气体保护层（Ar85%，CO215%）。这种焊接方法是低氢焊接方法之一。焊缝比纯CO2气体更易于控制金属中的氢含量。
4.3.3坡口的制备
厚板坡口应采用机械坡口进行加工，以防止采用火焰切割焊缝部位重复加热。在坡口加工过程中，有必要根据要求严格限制坡口角度和钝边尺寸的差异。在预热焊接之前，有必要根据焊接前预热钢板的厚度确定适当的温度加热，需要适当提高焊缝的加热温度，以免产生额外的应力。通过在焊接前进行预热，通常可以避免在焊接接头时出现裂纹。
4.4焊后热处理
焊缝的焊接热处理将有效降低焊缝金属的氢含量，它还减少了焊接中冷裂纹的出现，有效地防止了母材的层状撕裂出现。整个焊接过程完成后，对焊缝和母材整体热处理，并确保去除母材内部的焊接残留应力。
5电力铁塔厚板焊接工艺的过程控制
5.1定位焊控制
在厚板定位焊时，是最容易出现问题的。当厚板定位焊时，定位焊处的温度会被周围的“冷却介质”迅速冷却，从而导致过度的应力集中，造成局部损坏和裂纹，解决方案是增加厚钢板定位焊接时的预热温度，并增加定位焊的长度和焊接面的尺寸。
5.2多层多道焊工序控制
在厚板焊接过程中，多层焊接和多道焊接是该过程中的重要原理。这是由于厚板焊缝的坡口大，单层单道焊缝无法填充坡口。有些焊工为了方便进行宽道焊接，这种焊接的结果是，较大的残余应力和相对较弱的焊接强度，易于开裂和延迟裂纹产生。多层和多道焊接的优点在于，在前一道焊接对后一道焊接来说是“预热过程”，可以提高焊接质量。
总之，层状撕裂在钢结构的厚焊接中是一个大问题。一旦发生层状撕裂，损伤相当严重。特别是在电力铁塔中，所以需要引起注意。为此，必须严格控制进入工厂的材料的质量，不要将母材杂质超标的材料引入工厂。设置适当的焊接接头，降低残余应力，确保不要发生层状撕裂，在加工过程中仔细监控热输入，确保焊接质量并防止焊接缺陷发生。
参考文献
[1]赵连桂.高强钢在电力输变电工程中的应用及其关键焊接技术[J].金属加工（热加工），2015（20）：10-12.
[2]袁磊.电力铁塔用Q420高强钢焊接性试验研究[J].科技传播，2014，6（16）：69+64.