水工金属结构质检员培训资料.doc

第 1 页 共 65 页1、水工金属结构介绍第 2 页 共 65 页第 3 页 共 65 页第 4 页 共 65 页第 5 页 共 65 页第 6 页 共 65 页第 7 页 共 65 页第 8 页 共 65 页第 9 页 共 65 页第 10 页 共 65 页第 11 页 共 65 页第 12 页 共 65 页第 13 页 共 65 页第 14 页 共 65 页2、主要金属材料特性制造水工金属结构的钢材主要是低碳钢、低碳钢的性能可从图 2.1 看出图 2.1）钢材拉伸试验曲线图当结构受到拉伸后，第一个阶段是弹性变形，即在卸载后变形能完全恢第 15 页 共 65 页复从 o 到 a 是直线、构件受力与应变是直线关系与 a 点相对应的应力值称为比例极限如常用的 A3 钢现规范名为 Q235，其比例极限为 200Mpa结构受力的第二阶段，在拉伸曲线上出现平直段，且有微量抖动，此时试件的应力不增加，但应变却迅速增长，这种现象称为屈服阶段A3 钢的屈服极限为 240Mpa 如此时卸除荷载，不能恢复到原来长度，而存在残余变形，其变形曲线按 tgα＝σ/ε=E 的斜率与比例极限拉伸范围的直线平行下滑。

工程中绝大多数构件当它们发生较大塑性变形时，就不能正常工作，因此设计中对低碳钢一类的塑性材料取屈服强度作为材料的强度指标结构受力第三阶段为颈缩及断裂阶段超过屈服阶段后，材料又恢复了对变形的抵抗能力，要使它继续变形必须增加拉力，这种现象称为材料的强化这时变形曲线上升，直到曲线最高点 d，相应的拉力值最大，对A3（Ｑ２３５）钢约为 400-420Mpa，称为强度极限 σp，构件开始断裂试件拉断后，其标距由原长 L 变为 L1，L1-L 是残余伸长，它与 L 之比的百分率是延伸率，用 δ 表示 δ=（L1-L）/L*100%(或 ψ=（F-Fα）/F 断面收缩率)它是考核材料力学的重要指标在工程上通常把 δ≥5%为塑性材料、对 A3 号钢 δ 约为20～30%、δ≤5%为脆性材料受过冷作的钢材，虽然比例极限提高了，由于钢材具有时效特性，使钢材在一定程度上降低了塑性，如果重要构件经过冷作变形，应进行退火消除应力水工结构的常用钢材为碳素结构钢、低合金高强度钢（含压力容器钢、第 16 页 共 65 页桥梁钢及船板） 其中：(1)碳素结构钢是最普通的结构钢，加工成形与焊接比较容易、含碳量≤0.2%，一般是热轧后使用。

2)普通低合金钢，其中 300Mpa～400Mpa 用得最多，其中也包括压力容器钢、桥梁钢、船舶用的钢板都是这一系列的钢材这种钢材工艺性能良好，是我国工业用的主要钢材3)低合金高强度调质钢：低合金结构钢冶金方法是在普通碳素钢中加入锰和硅等元素使钢材强度得以提高，钢厂用轧制状态的正火热处理加工工艺生产出我国目前用途最广的 Q345(16mn)或 Q345q 和 Q345R当抗拉强度超过 600Mpa，如在冶金过程中再增加合金元素含量，钢材的焊接性能就变差，因此采用（淬火+回火）即调质的冶炼方法，使淬火后强度较高而塑性较低的淬火马氏体经回火加温将其转变为回火马氏体、回火索氏体和下贝氏体的综合组织使钢材强度提高，且缺口韧性和焊接性能良好的调质高强钢600Mpa 调质高强钢化学成分和力学性能详见表 1 及表 2（表 1）600Mpa 调质高强钢化学成分（%）CSiMnPSCrNiMoVCuNbPcm 0.090.15~ 0.401.00~ 1.600.025 Max0.010 Max0.30 Max0.60 Max0.30 Max0.06 Max0.30 Max0.03 Max0.20 Max（表 2）600Mpa 调质高强钢力学性能拉伸试验抗拉强度 N/mm2610～730拉伸试验屈服强度 N/mm2490拉伸试验伸长率δ5 %17（Min）第 17 页 共 65 页冷弯试验B=2t冷弯角 180°冲击试验试验温度（0、-10、-20、- 40）冲击吸收功 Akv不小于 47J制造闸门、压力钢管和各种启闭机所用钢材必须符合图纸规定，其力学性能和化学成分必须符合现行的国家标准或部颁标准，制作钢闸门常用的碳素结构钢、低合金高强度钢、压力容器用钢及不锈钢应分别符合GB/T700、 GB/T1591、GB6654 及 GB/T4237 国家标准。

使用钢板应具有出厂合格证，并出具材质化验单及力学试验检验单有出厂合格证但符号不清，数据不全，或对数据有疑问者，应每件进行试验，试验合格并取得监理工程师的同意才能使用闸门制造过程应对钢材进行编号跟踪检验，钢闸门总装验收时应交付材质编号跟踪图钢板表面存在的缺陷超过 GB3274 的有关规定时，不得用于制造闸门的承重构件如发现钢板有分层倾向，应按GB/T2970 进行超声波探伤或进行 Z 向拉伸试验检验闸门制造如需修改材料应有设计正式的修改通知书，经监理同意后才能使用闸门使用的焊条也应具备焊条质量证明书和焊条说明书手工焊条的化学成分，力学性能和扩散氢含量等各项指标应符合 GB/T5117， GB/T5118 或 GB983 的规定；埋弧焊焊丝和焊剂应符合 GB/T5293、 GB/T12470 或 GB/T17854 的规定；气体保护焊焊丝应符合 GB/T8110 的规定焊条的储存与保管往往会影响焊缝质量，按 JB3223 规定检验焊条的保管使用状况闸门焊接过程如发现因焊条引起的质量问题，应补充进行焊接试验或工艺评定规范对水工钢结构对有关材料的规定：(DL5017)3.2.1 压力钢管使用的钢板应符合设计文件规定。

钢板的性能和表面质量应符合附录 A 中的现行有关标准和设计文件中的有第 18 页 共 65 页关规定，并应具有出厂质量证明书，当无出厂质量证明书或标号不清或对材质有疑问者应予复验，复验合格，方可使用钢板性能试验取样位置及试样制备应符合 GB/T2975 的规定DL5017)3.2.3 压力钢管制造用钢板如需超声波检查应按JB/T4730.3 标准进行探伤合格标准为：碳素钢和低合金钢应符合Ⅲ级高强钢（即标准屈服强度下限值 ReL（或 Rp0.2）≥450N/mm2，且抗拉强度下限值 Rm≥570N/mm2的低碳低合金高强度钢，下同）应符合Ⅱ级 (DL5018)7.2.1 铸钢件和锻件应根据零件的受力情况、重要性程 度、工作条件进行分类： Ⅰ类铸钢件和锻件：用于承受复杂应力和冲击振动及重负载工作条件下的零件Ⅱ类铸钢件和锻件：用于承受固定的重负载和较小的冲击振动工作条件下的零件Ⅲ类铸钢件和锻件：用于承受固定的负载，但不受冲击和振动工作条件下的零件Ⅳ类铸钢件和锻件：用于承受负载不大、不计算强度、安全系数较大的零件Ⅴ类铸钢件和锻件：除以上 4 类之外的铸钢件和锻件DL5018)7.2.2 各类铸钢件的检验项目按表 7.2.2 规定。

表 7.2.2 铸钢件的检验项目单铸试件铸钢件铸 件 类 别化学 成分力学性能 b、s或0.2、5、硬度尺寸 公差重量 公差粗糙 度表面 质量无损 检测气密 性Ⅰ 类∨∨∨∨∨∨∨∨○Ⅱ 类∨∨∨∨∨∨∨∨○第 19 页 共 65 页Ⅲ 类∨○∨○○—∨○—Ⅳ 类∨————————Ⅴ 类—————————注 1：“∨”表示必须检验的项目；“○”表示仅按设计要求才检验的项目；“—”表示不检验的 项目注 2：单铸试块应符合 GB11352 中图 1 的要求，批量划分按炉次分 (DL5018)7.2.3 除本标准另有规定外，一般工程与结构用铸钢的牌 号及其铸件的技术条件应符合 GB/T11352 或 GB/T14408 的规定；铸焊 结构用铸钢的牌号及其铸件的技术条件应符合 GB/T7659 的规定；承 受压力铸钢的牌号及其铸件的技术条件应符合 GB/T16253 的规定；承 受冲击负荷下耐磨损高锰钢的牌号及其铸件的技术条件应符合 GB/T5680 的规定 (DL5018) 7.2.5 除非设计另有规定者外，铸钢件可以用焊接方法进行 修补 焊补前需将缺陷全部清除干净，露出致密金属表面，坡口面应修整 圆滑，不得有尖角存在；对于裂纹类缺陷，为防止裂纹扩展，应开止 裂孔，并采用磁粉探伤或渗透探伤方法对焊补区进行检验，以证实缺 陷被全部清除；对于焊接性能较差或裂纹倾向较大的铸钢件，焊补前 应进行预热，焊补过程中预热区的温度应不低于选用预热温度的下限； 焊补后应进行消除应力热处理，必要时在焊补过程中应进行中间热处 理。

焊补应严格遵照本标准有关焊接的规定 当焊补坡口深度超过壁厚的 20％或 25mm 或坡口面积大于 65cm2 时，被认为是重大焊补重大焊补应征得设计同意并报监理批准；重 大焊补必须有焊补技术记录，及时、正确、真实地记录焊补过程的实 际情况 铸钢件在最终性能热处理之后不得再进行焊补 (DL5018) 7.2.10 铸钢件的内部质量： Ⅰ、Ⅱ类铸钢件应按 GB/T7233 进行内部质量检验和评定，Ⅰ类铸钢 件的关键部位质量等级应符合 2 级标准，Ⅱ类铸钢件的关键部位应符 合 3 级标准DL5018) 7.2.12 铸钢件应按批提供质量证明书，货合同号，铸件名称及设计图号，铸钢牌号，熔炼炉号、批号，热处理类型，各项检验结果及标准编号DL5018) 7.2.13 锻件用的钢棒、钢锭或钢坯应是镇静钢，其牌号、 技术要求、试验方法及检验规则应符合 GB/T699 或 GB/T3077 的要求， 其化学成分和力学性能应遵照附录 K 的规定要求保证淬透性的锻件 的牌号、技术要求、试验方法及检验规则应符合 GB/T5216 的要求第 20 页 共 65 页锻件用钢必须具有出厂合格证书，必要时可提出探伤、低温韧性、晶 粒度、夹杂物及金相组织等补充试验要求。

(DL5018) 7.2.14 各类锻件的检验项目及数量应符合表 7.2.14 的规定表 7.2.14 锻件的检验项目试验项目及检验数量组批条件锻 件 级 别化学 成分硬度拉伸（b、s或 0.2、5、）冲击 （Ak）Ⅰ每一 炉号100％100％100％逐件检验Ⅱ每一 炉号100％每批抽 2％，但不少于 2 件每批抽 2％， 但不少于 2 件同钢号、同热 处理炉次Ⅲ每一 炉号100％——同钢号、同热 处理炉次Ⅳ每一 炉号每批抽 5％，但 不少于 5 件——同钢号、同热 处理炉次Ⅴ每一 炉号———同一钢号注 1：每批锻件应由同一图样锻成，也可由不同图样锻造但形状和尺寸相近的锻 件组批注 2：按百分比计算检验数量后，不足 1 件的余数应算为 1 件注 3：Ⅰ、Ⅱ级锻件的硬度值不作为验收的依据第 21 页 共 65 页3、焊接工艺评定在同一种金属或异种金属焊接时，为保证金属可焊性（焊接性）在焊接施工前是负责焊接施工的工程师及质检员必须了解的不同的金属材料在焊接时表现出各自不同的特性，可焊接性是指钢材在焊接时，焊接性能的好坏可焊性是被焊金属在给定的加工条件下可制造出符合设计要求的结构，并能在预定的运行条件下验证结构工作的能力，通常施工单位通过一系列抗裂性试验、验证使用性能的可焊性试验。

采用过去没有采用过的新材料，应预先了解这种材料的可焊性，以便选择正确的焊接方法和预先采取相应的工艺措施碳是钢中的主要合金元素之一，随着含碳量的增加，钢的塑性急剧下降，并且在高应力的作用下产生裂纹的可能性也大为增加，钢中碳的含量是影响可焊性的主要因素，如在钢中加入 Cr、Ni、Mo、Mn、V、C、Si 等合金元素时，焊接接头热影响区在焊接过程产生硬化的倾向也加大因此焊接工程使用碳当量的指标对焊接过程中，将钢中所有的合金元素及碳成分折算成碳的当量，用来估算钢材的可焊性计算公式如下：（%）--------- (1)15CuNi 5VMoCr 6MnC＋＋＋＋＋＋＝EC（为 Corbon Equivalent 的缩写）EC当≤0.4%，可焊性优良，钢材的淬硬倾向不明显，焊接时不必预热EC=0.4—0.6%，钢材的淬硬性明。