İletim Kulesi İnşaatında Yüksek Mukavemetli Çelikler: Saha Mühendisinin Uygulamalara ve Kritik Kaynak Teknolojilerine Bakışı

Yazar: Kıdemli Saha Kaynak Mühendisi, 22 iletim hattı inşaatında yıllar (1997–2019, daha sonra bağımsız danışman)
Başvurulan konumlar: Siçuan dağlık arazisi (500kV Luzhou – Zigong projesi), kıyı Zhejiang (Tayfun eğilimli 220kV yükseltmeleri), ve bir 2023 Hunan buz fırtınasında acil onarım.

---

1. Bunu Neden Yazdım ve Neden Önemsemelisiniz

Bir özellik sayfası açarsınız iletim kulesi proje. Müşteri Q690 ve hatta Q960 çeliği talep ediyor. Tedarik elemanınız kaşını kaldırıyor. Kaynakçılarınız - iyi adamlar, sertifikalı, ama Q345'e ve belki biraz Q420'ye alışkınım; sana sanki az önce onlara bir parça zırh plakası vermişsin gibi bakıyorlar. "Patron, Bu şey üzerine hapşırırsan çatlar.”

orada bulundum. Sayamayacağım kadar çok kez.

İşte olay şu: İletim kulelerinde yüksek mukavemetli çelik artık isteğe bağlı değil. Çin Devlet Şebekesi artık UHSS'yi zorunlu kılıyor (ultra yüksek mukavemetli çelik, tipik olarak verim ≥690 MPa) yeni ultra yüksek voltaj için (UHV) Yangtze Nehri boyunca ve sismik bölgelerden geçen koridorlar. The 2025 DL/T 5254 revizyonu — evet, Bu inceleme toplantılarının bazılarına ben de katıldım; getiri gücü tavanlarını açıkça zorluyor 460 MPa'ya kadar 690 Kritik gerilim elemanları için MPa. Neden? İki neden, ikisi de son derece basit: ağırlık, ve rüzgar.

Q690'ın kullanıldığı 100 metrelik açıklık, Q420'ye kıyasla kulenin kendi ağırlığının -22'sini azaltabilir. Bu sadece çelik kurtarılmadı. Bu kurtarılan temel betonu. Bu, karayolu erişimi olmayan bir dağ sırtı üzerinde inşaat yaptığınızda helikopter kaldırma yolculuklarının azalması anlamına gelir. Bu yüzden.

Ancak tasarım kodlarının size söylemediği şey şu. Kasım ayındaki gece vardiyasından bahsetmiyorlar sana 2021, ön ısıtma torçunun kök geçişin yarısında propanı bittiğinde, ve ertesi sabah ısıdan etkilenen bölgede 3 inçlik bir çatlak bulduk.. "Ön ısıtmanın" bir meşaleyi çeliğe doğru otuz saniye boyunca belli belirsiz sallamak anlamına geldiğini düşünen bir proje yöneticisiyle nasıl tartışacağınızı anlatmıyorlar..

Bu yüzden bunu yazıyorum. Profesör olarak değil. Satış mühendisi olarak değil. İğneyi tutan bir adam olarak, ultrasonik hata dedektörünü kalibre etti 2 sabah, ve taşıyan eklemlere imza attı 500 kV altı yıldır tek bir arıza olmadan.

---

2. Malzeme Davranışı: Aslında Ne Kırılıyor, ve Neden

Atölyedeki fil ile başlayalım. Q690, S690, veya tedarikçinizin üzerine bastığı özel isim ne olursa olsun; bu malzemenin ısıdan etkilenen bölgede dayanıklılığı daha düşüktür (Hıda) yumuşak çelikten daha. Dönem. Daha yüksek karbon eşdeğeri (Çek) ve sertleşebilirlik, hızlı soğuma altında olduğu anlamına gelir, martensit adaları elde edersiniz. Martenzit zordur. Martenzit de kırılgandır. Yanlış kaynak yap, ve aslında yerleşik bir crack başlatıcı oluşturdunuz.

Masa 1: Tipik İletim Kulesi Çelik Sınıfları - Kimyasal ve Mekanik Karşılaştırma

\[
\metin{Çek} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{CR + Ay + V}{5} + \frac{İçinde + ile}{15}
\]

Q690 Ceq'i görüyorsunuz 0.52? Bu, sıkı hidrojen kontrolü olmadan saha kaynağı için sınır çizgisidir. Şimdi PCM'ye bakın. Yukarıdaki herhangi bir şey 0.28 sinirlenmeye başlıyor. Q960? 0.33. Bu bir kaynak değil; eğer her önlemi almazsan bu bir intihar anlaşmasıdır.

İşte kişisel bir gözlem: gerçek düşman her zaman kaynak metali değildir. Füzyon hattına bitişik iri taneli HAZ. Q690'da, bu bölge en yüksek sıcaklıkları görebilir >1400°C, Tane boyutu ASTM'ye kadar çıkıyor 3 veya daha kaba, ve eğer soğutma çok hızlıysa—bam. Mikroskop altında kırık cam gibi görünen bir mikro yapıya sahipsiniz. Örnekleri kendim kazıdım. onu gördüm.

Öyleyse neden bunu daha sonra normalleştirmiyorsunuz?? Çünkü 75 metrelik kule ayağına sahada sonradan ısıl işlem yapamazsınız. Hiçbir fırın iletim kulesine sığmaz. Kaynaklanmış mikro yapıyla yaşıyorsunuz. Her gün mücadele ettiğimiz kısıtlama bu.

---

3. Hidrojen Sorunu ve O Yokmuş Gibi Davranmayı Nasıl Durdurduk?

Hidrojen kaynaklı soğuk çatlama. Hepimiz adını biliyoruz. Hepimiz elektrotlarımızın yeterince kuru olduğunu varsayıyoruz.

Onlar değil.

Geri dön 2015, Fujian kıyı güçlendirme projesi hakkında, ayak parmaklarının çatlaması nedeniyle tek bir kulenin yedi eklemini kaybettik. MPI sırasında keşfedildi (manyetik parçacık muayenesi) kaynak sonrası sabah. Başbakan bunun “kaynakçı hatası” olduğu konusunda ısrar etti. Öyle değildi. Hidrojendi. Düşük hidrojen elektrotları (E7015, eğer merak ediyorsan) üç gün boyunca ısıtılmayan bir depoda saklanmıştı. Fujian'da Nisan ayında nem? Yüzde seksen beş. Pişirme yok. Çalışma sahasında bekletme fırınları yok. Sadece "onları kutudan çıkarın ve kaynak yapın."

İsimleri sana bağışlayacağım, ama o proje yöneticisiyle bir ay boyunca konuşmadım.

İşte düzeltme, ve bu tartışılamaz:

Masa 2: Hidrojen Yönetimine Yönelik Saha Kontrol Önlemleri (Kişisel Kontrol Listem)

Katı tel kullanıp kullanmamanız umurumda değil, rutil özlü, veya metal çekirdekli. Sarf malzemesi hidrojen oranınız şunu aşıyorsa 5 Q690'da mL/100g, kumar oynuyorsun. Ve ev her zaman kazanır.

Bir şey daha: ön ısıtma. Her türlü bahaneyi duydum. "Hava sıcak." "Bu sadece bir punta kaynağı." "Son parçayı önceden ısıttık ve denetçi kontrol bile etmedi." Saçmalık. İlk önce punta kaynakları çatlar. Tam eklem başarısızlığının başlangıç ​​noktası haline gelirler. Bir punto kaynağının (sadece 20 mm'lik küçük bir damla) ana metalde gece boyunca 120 mm boyunca uzanan bir çatlak başlattığını gördüm..

Artık her istasyonda sıcaklığı gösteren boya kalemlerine ihtiyacım var. O sabah kalibre edilmedikçe kızılötesi silahlar değil. "Dokun ve sıcak olup olmadığına bak" değil. Boya kalemleri belirli sıcaklıklarda erir. Yalan söylemezler.

---

4. Kaynak Prosedürü Kalifikasyonu: Makale Ne Diyor vs. Ne İşe Yarar?

PQR hakkında konuşalım (Prosedür Yeterlilik Kaydı). Teorik olarak, bu zorlu bir test. Gerçekte, laboratuvar koşulları temiz, kaynakçı dükkanın en iyisidir, uyum mükemmel, ve kimse 20 knot rüzgarda iskelede kaynak yapmıyor 30 betonun metrelerce üstünde.

S690'da ön ısıtma olmadan geçiş yapan PQR'ler gördüm. -40°C'de 150J'ye ulaşan CVN darbe testlerine tanık oldum. Güzel sayılar. Daha sonra siteye gidersiniz, ve -20°C'de 47J elde etmek için mücadele ediyorsunuz.

Neden? Soğutma oranı.

PQR test kuponu genellikle kalın bir plakadır, ölçülü, genellikle cömert ısı girdisi ile düz bir pozisyonda kaynak yapılır. Saha koşulları? Dikey yukarı, kısıtlı erişim, daha hızlı soğuyan daha ince bölümler. Daha hızlı soğutma = daha yüksek sertlik = daha düşük tokluk.

Benim kuralım: PQR'yi azaltın. Laboratuvar diyorsa 1.5 kJ/mm kabul edilebilir, sahada 1,8–2,0 kJ/mm hedefleyin. Laboratuvar 100°C ön ısıtma diyorsa, bana 120°C ver. Marj oluşturma.

İşte bir vaka. 2022, bir 690 Yangtze Nehri geçiş kulesindeki MPa değiştirme bağlantısı. Orijinal PQR, Ar+ CO2 içeren GMAW kullandı, 1.2mm tel, ısı girişi 1.3 kJ/mm. Charpy V çentiği -40°C'de ortalama 89J. İyi. Sitede, ilk üretim kaynağı — aynı parametreler — UT'de başarısız oldu. Biz onu kestik. Laboratuvar HAZ sertliğini test etti: 412 HV10. Bu, sülfür stres çatlamasının sınırıdır, soğuk çatlamayı boşver.

Isı girdisini artırdık 1.7 kJ/mm ilerleme hızını yavaşlatarak ve örgüyü hafifçe genişleterek. Sertlik düştü 365 HV10. UT yeniden test edildi: geçti. tokluk? Hiçbir zaman sahada ölçülmedi, ama sertlik hikayeyi anlattı.

Masa 3: Isı Girişinin HAZ Sertliğine Etkisi (Q690D, 20mm plaka, benim tarafımdan ölçüldü)

Çok düşük ve sertsin. Çok yüksek (üzerinde 2.0 kJ/mm) ve tahılın irileşmesi zaten tokluğa mal olur. Saha kaynağı için en uygun nokta Q690: 1.6–1,9 kJ/mm.

---

5. Aralık 2023, Hunan: Başarısızlığa Yakın Bir Vaka Çalışması

Buz fırtınası. Hunan elektrik şebekesi. 220kV'luk bir kulenin çapraz kolu (Q690 çeliği) flanş kaynağında arızalandı. Çökme yok, çok şükür. Çatlak yayıldı 60% tutuklanmadan önceki bölümden. Değerlendirme ve onarım için çağrıldık.

Ne buldum:

• Kaynak sarf malzemeleri: E71T-1C akı özlü, 1.6aa. Hidrojen derecesi: 8 mL/100g tipik.
• Ön ısıtma kaydı yok. Kaynakçılar "biraz ısındıklarını" söyledi.
• Ortam: -5°C, Rüzgar serinliği belki -12°C.
• Ortak tasarım: tek eğimli, 45°, kök yüzü 2mm, kök boşluğu 3mm.

Çatlak ayak parmağında başladı, HAZ boyunca koştum, daha sonra kaynak metaline dönüştü. Kırılma yüzeyi: parlak, granüler. Klasik hidrojen destekli soğuk çatlak, belki flanş kalınlığı uyumsuzluğundan kaynaklanan bir miktar kısıtlama gerilimi ile.

Sadece tamir etmedik. Tüm prosedürü yeniden yaptık.

Benim reçetem:

1. Sarf malzemesini değiştir. Akı çekirdekli dışarı çıktı. � Ar/ CO2 içeren katı tel GMAW geldi, yayılabilir hidrojen garantili ≤3 mL/100g.

2. Zorunlu ön ısıtma. 120°C minimum. Her kontrol edildi 30 dakika.

3. Geçişler arası sıcaklık kontrolü. Maksimum 200°C. Tutarlı tuttum.

4. Kaynak sonrası hidrojen salınımı. 150°C'de tutun 2 Kaynaktan hemen sonra saatler, ısı yalıtım battaniyesine sarılmış.

5. Ayak parmaklarını taşlamak. Stres konsantrasyonunu azaltmak için hafif yarıçaplı taşlama. Bu ucuz sigorta. On dakika sürer. Parmak çatlaklarını önler.

Onarılan bağlantılar altı ay sonra yeniden kontrol edildi. Gösterge yok. Kule hala ayakta.

Mükemmel bir projeden çok ramak kala bir projeden daha fazlasını öğrenirsiniz.

---

6. 2025 Trendler: Neler Değişiyor (ve Ne Değildir)

Bunu yazdığım sırada (erken 2025), Üç vardiya, kulelerde HSS ile çalışma şeklimizi yeniden şekillendiriyor.

İlk: robotik kaynak. State Grid, kule ayağı atölyesi kaynağı için mobil portal robotlarının pilotluğunu yapıyor. Bunlar bilim kurgu değil; Zhengzhou'dalar, Q690'ı lazer hibrit arklarla kaynaklıyorlar, ve ısı girişi kontrolü ±0,05 kJ/mm'dir. Saha robotları konusunda şüpheliyim, ama prefabrik atölyelerinde, en büyük tek değişkeni ortadan kaldırıyorlar: insani tutarsızlık.

İkinci: TMCP çeliği. Termomekanik olarak kontrol edilen işlenmiş çelik zemin kazanıyor. Alt Ceq, daha iyi dayanıklılık. Geçen yıl Q690TMCP'nin deneme serisini gördüm. Ceq idi 0.46, Pcm 0.26. Bu, eski Q420 seviyelerine yakın. 75°C ön ısıtma ile kaynakladık, çatlama, HAZ sertliği 335 HV10. TMCP standart hale gelirse, Kaynak yaparken baş ağrılarımın yarısı kayboluyor. Ancak maliyet hala -20 daha yüksek. Müşteriler tereddüt ediyor.

Üçüncü: the 2024 DL/T 5254 değişiklik. Bu henüz yaygın olarak bilinmiyor, ancak taslak dili artık kalınlıktan bağımsız olarak herhangi bir Q550+ elemanı için minimum 100°C ön ısıtma gerektiriyor. Bu büyük bir değişim. Önceden, İnce kesitler için genellikle ön ısıtmadan vazgeçilirdi (<16aa). Artık değil. İnce duvarlı HSS'deki soğuk çatlamaya ilişkin veriler göz ardı edilemeyecek kadar ikna ediciydi.

Masa 4: 2024 DL/T'deki Taslak Değişiklikler 5254 (Kısmi, Resmi olmayan)

Bu sektöre ağır darbe vuracak. Tedarikçilerin Q550'yi "birinci sınıf düşük ön ısıtma kalitesi" olarak yeniden markalamak için acele ettiğini zaten gördüm. İnce baskıyı okuyun.

---

7. ISO Standartlarında Göremeyeceğiniz Kültürel ve Yerel Faktörler

Bir dakikalığına metalurjiden uzaklaşmama izin verin.

Sichuan'da çalıştım, Kulelerin kumtaşı kayalıklarına sabitlendiği yer, ve ekipmanı kaldırmanın tek yolu kablolu vinç veya elle kullanmaktır. Jiangsu'da çalıştım, masa kadar düz, ama nem telinizi sarmadan önce paslandırır. Guangdong'da, ticaretini tersanelerde öğrenen ve makineyle işlenmiş oyuklara benzeyen dikey boncukları çalıştırabilen kaynakçılar yetiştirdim.. Ve geçen yıldan önce Q690'a hiç dokunmamış uzak Yunnan'daki ekiplerle çalıştım..

bildiğim şey şu: Çinli kaynakçıların ortalama seviyesi konumsal kaynak konusunda son derece yeteneklidir. Çıraklık modelleri güçlü. Ancak genellikle yeterli donanıma sahip değiller ve yeterince desteklenmiyorlar. Amerikalı bir kaynakçının bünyesinde özel bir kaynak mühendisi bulunabilir. Çin'de, saha mühendisi (ben) kaynak konusunu ele alıyor, cıvatalama, beton, anket, ve güvenlik. Her meşaleyi mikro düzeyde yönetemezsiniz.

Yani yapmıyorum.

Kritik birkaç kişiye odaklanıyorum. Ön ısıtma. Geçişler. Hidrojen kontrolü. Eğer bunları doğru anlarsam, diğer her şey takip eder.

Ayrıca: bölgesel tedarik zincirleri önemlidir. Zhejiang'da, Japon LB-52U elektrotlarına erişimimiz vardı, ultra düşük hidrojen, ama pahalı. İç kısım, değişkenliği daha yüksek yerli markaları kullandık. Şimdi her partiyi test ediyorum. Güvenmiyorum, doğrulamak.

---

8. Neden Bazı Kök Geçişler İçin Hala SMAW'ı Tercih Ediyorum (Tüm Trendlere Karşı)

Bu sapkınlıktır 2025. Herkes GMAW'a baskı yapıyor, FCAW, hatta hibrit lazer. Daha yüksek biriktirme oranları. Daha az beceriye ihtiyaç var.

Ancak Q690 kök geçişlerinde, özellikle baş üstü veya dikey konumlarda, Hala bazen SMAW'ı temel elektrotlarla belirtiyorum. E7015, E7016. Neden?

Çünkü GMAW kısa devre aktarımı, mükemmel şekilde ayarlanmadığı sürece, kök yüzünde eksik füzyon üretebilir. HSS'de, bu bir çatlak başlatıcı. Dikkatli olmak için yüksek dayanımlı bağlantılarda yeterince GMAW köklerine NDT uyguladım. SMAW daha yavaş. Daha çok operatöre bağımlıdır. Ancak ark kuvveti yan duvarı kazıyor, ve yetenekli bir kaynakçı füzyonu hissediyor. Yarı otomatik işlemlerde dokunsal geri bildirim yoktur.

Kritik Q690 kule bağlantıları için tipik prosedürüm:

1. SMAW kök geçişi, 3.2mm elektrot, DCEN, 110–130A.
2. GMAW doldurma ve kapatma, 1.2mm tel, Ar/CO2, mümkünse sprey transferi.
3. HAZ tane yapısını iyileştirmek için kapak geçişi azaltılmış amperaj.

Eski okul? Evet. Etkili? Ayrıca evet.

---

9. Sonuç: Kaynakçı En Zayıf Halka Değil; Sistem

O zamandan beri bu sektördeyim 1997. Kule çeliğinin A3F'den evrimleştiğini gördüm (temelde yumuşak çelik) Q420'ye, sonra Q550, şimdi Q690, ve yakında tanıtım projelerinde Q960. Mukavemetteki her sıçramaya, kaynaklanabilirlik zorluğundaki bir sıçrama eşlik ediyor. Ve her seferinde, anında tepki kaynakçıyı suçlamak olur. "Kötü teknik." “Beceri eksikliği.”

Neredeyse hiçbir zaman sadece kaynakçı olmaz.

Kilo başına fiyata göre elektrot satın alan satın alma departmanıdır., yayılabilir olmayan hidrojen. Ön ısıtma için zaman ayırmayan programdır. "Birincil üye olmadığı" için cüruf içeren bir derzi onaylayan kişi müfettiştir. Bu benim, Bazen, elektrot fırınını neden kapalı tutmamız gerektiğini yeterince açık bir şekilde açıklamıyor.

İletim kulelerindeki yüksek mukavemetli çelik kalıcıdır. Metalurji olgunlaşmış durumda. Kaynak prosedürleri yayınlandı. Eksik olan onları hayata geçirme iradesidir, günden güne, vardiyadan sonra vardiya, kısayollar olmadan.

Bunu yazdım çünkü HAZ'larda asla çatlamaması gereken çatlaklar kazmaktan yoruldum. Bunu yazdım çünkü Q690 bağlantılarını Q235 kadar güvenilir hale getirecek teknoloji mevcut.. Sadece malzemeye saygı gerektirir.

Bir dahaki sefere bir iletim kulesi gördüğünüzde, kaynaklara bak. Eğer pürüzsüzlerse, üniforma, alttan kesme yok; birisi önemsedi. Birisi elektrotlarını pişirdi. Birisi eklemdeki yağmuru sildi. Birisi sıcaklık boya kalemi kullanmış 2 : öğleden. Aralık ayında.

Birisinin zayıf halka olmadığını. Işıkların açık kalmasının nedeni bu birisi.

---

— Kıdemli Saha Mühendisi
22 yıl. Ceketimin cebinde hâlâ bir sıcaklık boya kalemi taşıyorum.