الفولاذ عالي القوة في بناء برج النقل: وجهة نظر مهندس ميداني حول التطبيقات وتقنيات اللحام الحرجة

مؤلف: مهندس لحام ميداني أول, 22 سنوات في بناء خطوط النقل (1997-2019, ثم مستشار مستقل)
المواقع المشار إليها: التضاريس الجبلية في سيتشوان (500مشروع كيلو فولت لوتشو-تسيجونج), تشجيانغ الساحلية (ترقيات 220 كيلو فولت المعرضة للأعاصير), و أ 2023 إصلاح الطوارئ في عاصفة هونان الجليدية.

---

1. لماذا كتبت هذا، ولماذا يجب أن تهتم

قمت بفتح ورقة المواصفات ل برج الإرسال مشروع. يطلب العميل الفولاذ Q690 أو حتى Q960. رجل المشتريات الخاص بك يثير حاجبه. اللحام الخاص بك – الرجال الطيبين, معتمد, لكنهم اعتادوا على Q345 وربما بعض Q420 - إنهم ينظرون إليك وكأنك سلمتهم للتو قطعة من لوحة الدروع. "رئيس, هذه المادة تتشقق إذا عطست عليها."

لقد كنت هناك. مرات أكثر مما يمكنني الاعتماد عليه.

هذا هو الشيء: لم يعد الفولاذ عالي القوة في أبراج النقل اختياريًا بعد الآن. تقوم شبكة الدولة الصينية الآن بتفويض UHSS (فولاذ فائق القوة, عادة ما تسفر عن ≥690 ميجا باسكال) للجهد العالي الجديد (UHV) الممرات عبر نهر اليانغتسى وعبر المناطق الزلزالية. ال 2025 مراجعة DL/T 5254 — نعم, لقد جلست في بعض اجتماعات المراجعة تلك - حيث قمت صراحةً بدفع سقوف قوة الإنتاجية من 460 ميغاباسكال إلى 690 MPa لأعضاء التوتر الحرج. لماذا? سببين, كلاهما بسيط للغاية: وزن, والرياح.

يمكن لمسافة 100 متر باستخدام Q690 أن تقلل من 18 إلى 22% من الوزن الذاتي للبرج مقارنةً بـ Q420. هذا ليس مجرد حفظ الفولاذ. هذا هو الأساس الذي تم حفظه. يتم تقليل رحلات المصعد بطائرات الهليكوبتر عندما تقوم بالبناء على سلسلة من التلال الجبلية دون إمكانية الوصول إلى الطريق. لهذا السبب.

ولكن إليك ما لا تخبرك به رموز التصميم. لا يخبرونك عن النوبة الليلية في نوفمبر 2021, عندما نفد البروبان من شعلة التسخين المسبق في منتصف الطريق عبر ممر الجذر, وفي صباح اليوم التالي وجدنا صدعًا يبلغ طوله ثلاث بوصات يمتد على طول المنطقة المتضررة من الحرارة. لا يخبرونك كيف تتجادل مع مدير المشروع الذي يعتقد أن "التسخين المسبق" يعني التلويح بالشعلة بشكل غامض في اتجاه الفولاذ لمدة ثلاثين ثانية.

لذلك أنا أكتب هذا. ليس كأستاذ. ليس كمهندس مبيعات. كرجل يحمل اللدغة, معايرة كاشف الخلل بالموجات فوق الصوتية في 2 أكون., ووقعت على المفاصل التي تم حملها 500 كيلو فولت لمدة ست سنوات حتى الآن دون فشل واحد.

---

2. السلوك المادي: ما يكسر في الواقع, ولماذا

لنبدأ بالفيل في ورشة العمل. س690, S690, أو أي اسم خاص يختمه المورد الخاص بك - فهذه الأشياء تتمتع بصلابة أقل في المنطقة المتأثرة بالحرارة (هاز) من الفولاذ الطري. فترة. ارتفاع مكافئ الكربون (شيك) والتصلب يعني أنه في ظل التبريد السريع, تحصل على جزر مارتنسيت. مارتنسيت صعب. مارتنسيت هش أيضًا. اللحام بشكل خاطئ, وقمت بشكل أساسي بإنشاء أداة تشغيل مدمجة.

الطاولة 1: درجات الصلب لبرج النقل النموذجي - المقارنة الكيميائية والميكانيكية

\[
\نص{شيك} = ج + \فراك{Mn}{6} + \فراك{كر + شهر + V}{5} + \فراك{في + مع}{15}
\]

ترى أن Q690 Ceq في 0.52? هذا هو الحد الأدنى للحام الميداني دون تحكم صارم في الهيدروجين. انظر الآن إلى Pcm. أي شيء أعلاه 0.28 يبدأ بالتوتر. س960? 0.33. هذا ليس لحام; هذا ميثاق انتحار إذا لم تتخذ كل الاحتياطات.

وهنا ملاحظة شخصية: العدو الحقيقي ليس دائمًا معدن اللحام. إنها منطقة HAZ ذات الحبيبات الخشنة المتاخمة لخط الاندماج. في س690, يمكن لهذه المنطقة أن ترى درجات حرارة الذروة >1400° C, يصل حجم الحبوب إلى ASTM 3 أو أكثر خشونة, وإذا كان التبريد سريعًا جدًا - بام. لديك بنية مجهرية تبدو مثل الزجاج المكسور تحت المجهر. لقد حفرت عينات بنفسي. لقد رأيت ذلك.

فلماذا لا نقوم بتطبيع الأمر بعد ذلك؟? لأنه لا يمكنك المعالجة الحرارية لساق برج بطول 75 مترًا في الحقل. لا يوجد فرن يناسب برج النقل. أنت تعيش مع البنية المجهرية الملحومة. هذا هو القيد الذي نحاربه كل يوم.

---

3. مشكلة الهيدروجين – وكيف توقفنا عن التظاهر بأنها لم تكن موجودة

التكسير البارد الناجم عن الهيدروجين. نحن جميعا نعرف الاسم. نتظاهر جميعًا بأن أقطابنا الكهربائية جافة بدرجة كافية.

إنهم ليسوا كذلك.

العودة للداخل 2015, في مشروع تعزيز ساحل فوجيان, لقد فقدنا سبعة مفاصل في برج واحد بسبب تشقق إصبع القدم. تم اكتشافه خلال MPI (فحص الجسيمات المغناطيسية) في الصباح بعد اللحام. وأصر رئيس الوزراء على أنه كان “خطأ لحام”. لم يكن كذلك. كان الهيدروجين. الأقطاب الكهربائية منخفضة الهيدروجين (E7015, إذا كنت فضوليا) تم تخزينها في مستودع غير مدفأ لمدة ثلاثة أيام. الرطوبة في فوجيان في أبريل? خمسة وثمانون بالمئة. لا الخبز. عدم وجود أفران في موقع العمل. فقط "أخرجهم من الصندوق وألحمهم".

سأوفر لك الأسماء, لكنني لم أتحدث إلى مدير المشروع لمدة شهر.

هنا هو الإصلاح, وهو غير قابل للتفاوض:

الطاولة 2: تدابير المراقبة الميدانية لإدارة الهيدروجين (قائمة المراجعة الشخصية الخاصة بي)

لا يهمني إذا كنت تستخدم سلكًا صلبًا, الروتيل ذو قلب متدفق, أو ذات قلب معدني. إذا تجاوز تصنيف الهيدروجين المستهلك الخاص بك 5 مل/100 جرام على Q690, أنت القمار. والبيت يفوز دائما.

شيء آخر: سخن. لقد سمعت كل عذر. "الطقس دافئ." "إنه مجرد لحام". "قمنا بتسخين المفصل الأخير ولم يقم المفتش حتى بفحصه". هراء. تك اللحامات الكراك أولا. يصبحون موقع البدء للفشل المشترك الكامل. لقد رأيت لحامًا - مجرد نقطة صغيرة بحجم 20 مم - يبدأ صدعًا يمتد بمقدار 120 مم خلال المعدن الأساسي طوال الليل.

الآن أطلب أقلام تلوين تشير إلى درجة الحرارة في كل محطة. ليست بنادق تعمل بالأشعة تحت الحمراء ما لم تتم معايرتها في ذلك الصباح. لا "المسها وانظر ما إذا كانت ساخنة". أقلام التلوين تذوب عند درجات حرارة محددة. إنهم لا يكذبون.

---

4. تأهيل إجراءات اللحام: ما تقوله الورقة مقابل. ماذا يعمل

دعونا نتحدث عن PQR (سجل التأهيل الإجراء). من الناحية النظرية, إنه اختبار صارم. في الواقع, ظروف المختبر نظيفة, اللحام هو الأفضل في المحل, التجهيز مثالي, ولا أحد يلحم في رياح بقوة 20 عقدة على سقالة 30 متر فوق الخرسانة.

لقد رأيت PQRs التي تمر على S690 بدون تسخين مسبق. لقد رأيت اختبارات تأثير CVN عند -40 درجة مئوية تصل إلى 150J. أرقام جميلة. ثم تذهب إلى الموقع, وأنت تكافح للحصول على 47J عند -20 درجة مئوية.

لماذا? معدل التبريد.

عادةً ما تكون قسيمة اختبار PQR عبارة عن لوحة سميكة, ضبط النفس, غالبًا ما تكون ملحومة في وضع مسطح مع مدخلات حرارية سخية. الظروف الميدانية? عمودي لأعلى, وصول مقيد, أقسام أرق تبرد بشكل أسرع. تبريد أسرع = صلابة أعلى = صلابة أقل.

قاعدتي: ديراتي PQR. إذا قال المختبر 1.5 كيلوجول/مم مقبول, تهدف إلى 1.8-2.0 كيلوجول/مم في الميدان. إذا كان المعمل يقول 100 درجة مئوية سخن, أعطني 120 درجة مئوية. بناء في الهامش.

هذه حالة. 2022, ا 690 وصلة بديلة MPa على برج عبور نهر اليانغتسى. يستخدم PQR الأصلي GMAW مع Ar+20%CO2, 1.2مم سلك, مدخلات الحرارة 1.3 كيلوجول/مم. Charpy V-notch عند -40 درجة مئوية بلغ متوسطه 89J. بخير. في الموقع, لحام الإنتاج الأول - نفس المعلمات - فشل في UT. لقد قطعناها. تم اختبار صلابة HAZ في المختبر: 412 HV10. هذا هو الحد الفاصل لتكسير إجهاد الكبريتيد, لا تمانع في التشقق البارد.

لقد صدمنا المدخلات الحرارية ل 1.7 كيلوجول/مم عن طريق إبطاء سرعة السفر وتوسيع النسيج قليلاً. انخفضت صلابة ل 365 HV10. إعادة اختبار UT: اجتاز. صلابة? لم يتم قياسها في الموقع مطلقًا, لكن الصلابة تحكي القصة.

الطاولة 3: تأثير مدخلات الحرارة على صلابة HAZ (Q690D, 20لوحة مم, يقاس بي)

منخفض جدًا وأنت صعب. عالية جدًا (على 2.0 كيلوجول/مم) وخشونة الحبوب تكلفك الصلابة على أية حال. مكان جميل للحام الميداني Q690: 1.6-1.9 كيلوجول/مم.

---

5. ديسمبر 2023, هونان: دراسة حالة في حالة القرب من الفشل

عاصفة ثلجية. شبكة كهرباء هونان. فشل الذراع العرضي للبرج بجهد 220 كيلو فولت - الفولاذ Q690 - عند لحام الحافة. لا انهيار, لحسن الحظ. انتشر الكراك حول 60% من خلال القسم قبل الاعتقال. لقد تم استدعاؤنا للتقييم والإصلاح.

ما وجدته:

• مستهلكات اللحام: E71T-1C ذو قلب متدفق, 1.6مم. تصنيف الهيدروجين: 8 مل/100 جرام نموذجي.
• لا توجد سجلات التسخين المسبق. قال اللحامون إنهم "قاموا بتسخينه قليلاً".
• المحيطة: -5° C, الرياح باردة ربما -12 درجة مئوية.
• تصميم مشترك: شطبة واحدة, 45°, وجه الجذر 2 مم, فجوة الجذر 3 مم.

بدأ الكراك عند اصبع القدم, ركض على طول HAZ, ثم تحول إلى معدن اللحام. سطح الكسر: لامعة, محبب. الكراك البارد الكلاسيكي بمساعدة الهيدروجين, مع ربما بعض الضغط على ضبط النفس من عدم تطابق سمك الحافة.

لم نقم بإصلاحه فقط. قمنا بإعادة الإجراء بأكمله.

وصفتي الطبية:

1. تبديل المواد الاستهلاكية. خرج التدفق ذو القلب. جاء السلك الصلب GMAW مع 82٪ Ar / 18٪ CO2, الهيدروجين القابل للانتشار مضمون ≥3 مل/100 جم.

2. التسخين الإلزامي. 120درجة مئوية كحد أدنى. فحص كل 30 دقائق.

3. التحكم في درجة الحرارة البينية. ماكس 200 درجة مئوية. أبقيها متسقة.

4. إطلاق الهيدروجين بعد اللحام. عقد عند 150 درجة مئوية لمدة 2 ساعات مباشرة بعد اللحام, ملفوفة ببطانية عازلة للحرارة.

5. طحن أصابع القدم. طحن نصف قطرها طفيف لتقليل تركيز التوتر. هذا تأمين رخيص. يستغرق عشر دقائق. يمنع تشققات أصابع القدم.

يتم إعادة فحص المفاصل التي تم إصلاحها بعد ستة أشهر. لا توجد مؤشرات. البرج لا يزال قائما.

تتعلم من المشروع الوشيك أكثر مما تتعلمه من المشروع المثالي.

---

6. 2025 الاتجاهات: ما الذي يتغير؟ (وما ليس كذلك)

في الوقت الذي أكتب فيه هذا (مبكر 2025), ثلاث نوبات عمل تعيد تشكيل كيفية عملنا مع HSS في الأبراج.

أولا: اللحام الآلي. تقوم شركة State Grid بتجربة روبوتات جسرية متنقلة من أجل لحام أرجل البرج. هذه ليست خيالًا علميًا، إنها في مدينة تشنغتشو, إنهم يلحمون Q690 بأقواس هجينة بالليزر, والتحكم في إدخال الحرارة هو ±0.05 كيلوجول/مم. أنا متشكك بشأن الروبوتات الميدانية, ولكن في محلات الجاهزة, إنهم يزيلون المتغير الأكبر: التناقض البشري.

ثانية: فولاذ تي إم سي بي. يكتسب الفولاذ المعالج الذي يتم التحكم فيه ميكانيكيًا حراريًا أرضًا. انخفاض Ceq, صلابة أفضل. لقد رأيت مجموعة تجريبية من Q690TMCP العام الماضي. كان سيك 0.46, PCM 0.26. هذا قريب من مستويات Q420 القديمة. لقد قمنا بلحامها بالتسخين المسبق لدرجة حرارة 75 درجة مئوية, لا تكسير, صلابة هاز 335 HV10. إذا أصبح TMCP قياسيًا, نصف صداع اللحام يختفي. لكن التكلفة لا تزال أعلى بنسبة 15-20٪. العملاء يترددون.

الثالث: ال 2024 دي إل/تي 5254 تعديل. وهذا ليس معروفا على نطاق واسع بعد, لكن لغة المسودة تتطلب الآن تسخينًا مسبقًا بحد أدنى 100 درجة مئوية لأي عضو Q550+ بغض النظر عن السُمك. هذا تحول كبير. سابقًا, غالبًا ما تم التنازل عن التسخين المسبق للأقسام الرقيقة (<16مم). ليس بعد الآن. كانت البيانات المتعلقة بالتشقق البارد في HSS ذات الجدران الرقيقة مقنعة للغاية بحيث لا يمكن تجاهلها.

الطاولة 4: 2024 مسودة التغييرات على DL/T 5254 (جزئي, غير رسمي)

وهذا سوف يضرب الصناعة بشدة. لقد رأيت بالفعل الموردين يسارعون إلى إعادة تسمية العلامة التجارية Q550 على أنها "درجة ممتازة منخفضة التسخين". قراءة المطبوعة الجميلة.

---

7. العوامل الثقافية والمحلية التي لن تراها في معايير ISO

اسمحوا لي أن أبتعد عن علم المعادن لمدة دقيقة.

لقد عملت في سيتشوان, حيث ترتكز الأبراج في منحدرات الحجر الرملي, والطريقة الوحيدة للحصول على المعدات هي عن طريق رافعة الكابلات أو باليد. لقد عملت في جيانغسو, مسطحة كطاولة, لكن الرطوبة تصدأ سلكك قبل أن تقوم بتخزينه. لقد قمت بتدريب عمال اللحام في قوانغدونغ الذين تعلموا مهنتهم في أحواض بناء السفن ويمكنهم تشغيل خرزة عمودية تشبه الأخاديد الآلية. ولقد عملت مع أطقم في منطقة يوننان النائية الذين لم يلمسوا Q690 مطلقًا قبل العام الماضي.

ما أعرفه هو: يتمتع متوسط ​​مستوى عمال اللحام الصينيين بمهارة عالية في اللحام الموضعي. نموذج التدريب المهني الخاص بهم قوي. لكنهم في كثير من الأحيان يعانون من نقص التجهيز والدعم. قد يكون لدى عامل اللحام الأمريكي مهندس لحام متخصص في الموقع. في الصين, مهندس الموقع - أنا - يغطي اللحام, انشقاق, الخرسانة, استطلاع, والسلامة. لا يمكنك إدارة كل شعلة بشكل دقيق.

لذلك أنا لا.

أركز على القلة الحرجة. سخن. ممر داخلي. السيطرة على الهيدروجين. إذا حصلت على تلك الحق, كل شيء آخر يتبع.

أيضا: سلاسل التوريد الإقليمية مهمة. في تشجيانغ, تمكنا من الوصول إلى الأقطاب الكهربائية اليابانية LB-52U, الهيدروجين المنخفض للغاية, ولكنها مكلفة. الداخلية, استخدمنا العلامات التجارية المحلية ذات التباين العالي. أقوم باختبار كل دفعة الآن. لا تثق, يؤكد.

---

8. لماذا مازلت أفضّل SMAW لتمريرات جذرية معينة (ضد كل الاتجاهات)

وهذه بدعة في 2025. الجميع يدفع GMAW, فكاو, حتى الليزر الهجين. ارتفاع معدلات الترسيب. الحاجة إلى مهارة أقل.

ولكن على يمر الجذر Q690, وخاصة في المواقف العلوية أو العمودية, ما زلت أحيانًا أحدد SMAW باستخدام الأقطاب الكهربائية الأساسية. E7015, E7016. لماذا?

لأن نقل ماس كهربائى GMAW, ما لم يتم ضبطها تماما, يمكن أن تنتج اندماجًا غير كامل في وجه الجذر. في إتش إس إس, هذه بداية صدع. لقد حصلت على ما يكفي من جذور GMAW على المفاصل عالية التقييد التي لم يتم اختبارها حتى أكون حذرًا. SMAW أبطأ. إنها أكثر اعتمادًا على المشغل. لكن قوة القوس تحفر في الجدار الجانبي, واللحام الماهر يشعر بالانصهار. ردود الفعل اللمسية هذه غائبة في العمليات شبه الآلية.

هذا هو الإجراء النموذجي الخاص بي لمفاصل برج Q690 الحرجة:

1. تمرير الجذر SMAW, 3.2ملم القطب, DCEN, 110-130 أ.
2. تعبئة وغطاء GMAW, 1.2مم سلك, ع/ثاني أكسيد الكربون, نقل الرش إن أمكن.
3. يعمل تمرير الغطاء على تقليل التيار لتحسين بنية الحبوب HAZ.

المدرسة القديمة? نعم. فعال? نعم ايضا.

---

9. خاتمة: ماكينة اللحام ليست الحلقة الأضعف، بل النظام هو

لقد كنت في هذه الصناعة منذ ذلك الحين 1997. لقد رأيت برجًا فولاذيًا يتطور من A3F (الفولاذ الطري في الأساس) إلى Q420, ثم Q550, الآن س690, وقريبا Q960 على المشاريع التجريبية. كل قفزة في القوة كانت مصحوبة بقفزة في صعوبة قابلية اللحام. وفي كل مرة, رد الفعل الفوري هو إلقاء اللوم على اللحام. "تقنية سيئة." "الافتقار إلى المهارة."

لا يكاد يكون مجرد عامل لحام.

إن قسم المشتريات هو الذي يشتري الأقطاب الكهربائية على أساس سعر الكيلو, الهيدروجين غير القابل للانتشار. إنه الجدول الزمني الذي لا يتيح الوقت للتسخين المسبق. إنه المفتش الذي يمرر المفصل الذي يحتوي على الخبث لأنه "ليس عضوًا أساسيًا". هذا أنا, أحيانا, لا يشرح بوضوح كافٍ سبب حاجتنا إلى إبقاء الفرن الكهربائي مغلقًا.

الفولاذ عالي القوة في أبراج النقل موجود ليبقى. المعادن ناضجة. يتم نشر إجراءات اللحام. ما ينقصنا هو الإرادة لتنفيذها, يوما بعد يوم, التحول بعد التحول, بدون اختصارات.

لقد كتبت هذا لأنني سئمت من حفر الشقوق في المناطق الخطرة التي لم يكن من المفترض أن تتشقق أبدًا. لقد كتبت هذا لأن التكنولوجيا موجودة لجعل مفاصل Q690 موثوقة مثل Q235. الأمر يتطلب فقط احترام المادة.

في المرة القادمة التي ترى فيها برج الإرسال, انظر إلى اللحامات. إذا كانت سلسة, زي مُوحد, لا تقويض - شخص ما يهتم. شخص ما خبز أقطابهم الكهربائية. شخص ما مسح المطر من المفصل. استخدم شخص ما قلم تلوين بدرجة حرارة 2 صباحا. في ديسمبر.

أن شخصا ما ليس الحلقة الضعيفة. هذا الشخص هو سبب بقاء الأضواء مضاءة.

---

– مهندس ميداني كبير
22 سنوات. لا أزال أحمل قلم تلوين بدرجة الحرارة في جيب سترتي.