关于南通500KV油箱焊缝裂纹分析报告.pdf

南通电控 500KV 变压器油箱运行后焊缝裂纹问题分析 （上海电气阿尔斯通临港变压器有限公司）质量部 摘 要：分析了该台500KV变压器油箱产生裂纹的原因，并提出了处理方法。 关键词：变压器油箱；焊接裂纹 一 前 言 变压器油箱是保护变压器器身的外壳和盛油的容器，又是装配变压器外部结构件的骨 架，同时通过变压器油将器身损耗所产生的热量以对流和辐射方式散至大气中。作为盛油 容器，变压器油箱不允许因焊接缺陷或密封效果不好所产生的渗漏油存在，它包括两方面 的含义：一是所有钢板材料和所有焊线均不得渗漏，这决定于钢板材质、焊接工艺规范和 焊接结构设计；二是机械连接的密封处不得漏油，这决定于密封材料的性能和密封结构的 合理性。（本文主要分析阐述油箱焊接裂纹的产生及预防措施）。 二 焊接裂纹产生的原因 1、 焊接裂纹发生位置 外部：焊接裂纹处 内部：焊接裂纹处 图1 油箱内部 图2 油箱外部 图 3 油箱裂纹处示意图 2、 焊接应力对裂纹产生的影响 2.1 焊缝交叉、应力集中 通过以上例图可以看出，裂纹发生在油箱加强筋顶部与箱盖结合位置，内部为电屏蔽与 箱壁连接焊缝，处于加强筋、箱壁、箱盖、电屏蔽四者结合区域，该区域由于焊缝交叉，内 外连续出现两处搭接丁字型接头，因此焊缝冷却后，焊缝及周边组织形成了较为严重的应力 集中区。 2.2 所用材料种类、厚度 油箱裂纹产生区域是由加强筋（热轧H型钢 Q235 δ12）、箱壁（Q235 δ10）、箱盖（Q345 δ20）、电屏蔽（T2纯铜板 δ10）几种不同厚度的材料组焊而成,由于材料厚度、材质不同， 因此焊接后，各部分连接焊缝组织中所承受的应力严重不均衡。 2.3 焊接顺序及焊接方法 上节油箱主体焊接顺序：箱壁与加强筋焊接（H型钢） 箱壁与箱盖焊接 喷 丸、涂底漆 油箱内部磁屏蔽、电屏蔽焊接。 焊接方法：油箱箱壁、加强筋组装焊接，采用CO2半自动气体保护焊； 油箱箱壁、箱盖组装焊接，采用手工CO2气体保护焊或手工电弧焊； 磁屏蔽焊接，采用手工电弧焊； 电屏蔽（T2纯铜板）焊接，采用钨极Ar氩弧焊。 油箱焊接顺序、焊接方法及焊缝熔深、各部分焊缝受热面积、冷却速度等不同，因此各 焊缝内部组织所承受的应力差异非常大。 3、焊缝内部组织变化对裂纹的影响 3.1 裂纹区域先后几次加热和冷却，一是加强筋与箱壁焊接；二是箱壁与箱盖组装焊接（内 外两道焊缝）；三是内部电屏蔽与箱壁的焊接，通过反复几次局部加热和冷却，使得该焊缝 区域晶粒变得粗大，机械性能明显下降，特别是塑性、耐蚀性。 3.2 箱壁板厚为10mm，加强筋与箱壁焊缝熔深超过2mm，内部电屏蔽与箱壁焊缝熔深超过 3mm，整体焊接熔深超过了箱壁的一半，特别是电屏蔽采用氩弧焊焊接，焊接温度高，热影 响区大，加上电屏蔽（T2铜板）具有比碳钢高7～11倍的导热性，焊缝及周边区域快速加热 到很高的温度，使得该区域焊缝及周边组织晶粒随之变得粗大。 3.3 油箱由不同钢种焊接而成，焊缝冷却后形成多种不同的结晶组织，局部区域会形成 一些如“高碳马氏体、上贝氏体、侧板条铁素体”等脆硬组织。 3.4 焊接时焊缝中杂质的渗入，加上熔池冷却速度过快，熔池内氢、氧能完全排出，特 别是氢的存在增加了焊缝延迟裂纹形成的可能。 4、 材料对裂纹产生的影响 4.1 钢板材质碳当量不均衡，局部区域含碳量可能偏高，特别是边缘部分有可能会产生 脆化组织； 4.2 钢板通过火焰切割、剪切等下料过程后，由于切口附近金属受温差、剪切、挤压力