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低温环境对钢结构的影响 严旭东 唐 辉 1中船第九设计研究院工程有限公司 上海 200063 2上海外高桥造船有限公司 上海 200137 摘 要：低温环境下冰冻鼓胀和冷脆开裂是起重设备等钢结构的常见而易被忽视的破坏。文中通过实际案 例和实验 ，分析了故障发生的原因和机理，提出在设计中应重视材料的选用，以及在制造过程中采取的工艺措 施 ，保证了设备的本质安全。 关键词：钢结构；冰冻鼓胀；冷脆开裂；韧脆转变温度 ；工艺措施 中图分类号：TG457．1 文献标识码：A 文章编号：1001—0785 (2014)11—0111—04 Abstract：Frozendrum deformationandcoldcrackingisthecommondamageseasytobeneglectedinhoistingequip— mentandothersteelsturctureunderlow—temperatureenvironment．Throughactualpracticesandexperiment，thepaperana— lyzesfaultreasonandmechanism ，putsforwardthenecessityofattachingimportancetomaterialindesign，andtheprocess— ingmeasurestobetakenduringproduction，inordertoguaranteeequipmentsafety． Keywords：steelsturcture；frozendurm deformation；coldcracking；tenacityandbrittlenessconversiontemperature； processmeasures 0 引言 1 原因分析 近年来，在北方的港 口、船厂，起重机钢结 臂架下铰点的载荷由铰轴承载。该铰点箱形 构经常被发现结构的翼缘板的鼓胀和开裂现象， 梁的外包翼缘板部位没有外载荷 。经有限元仿真 直接影响到正常生产。通过分析，该类事件存在 计算，按照该区隔翼缘板与腹板连续角焊缝，放 着大多发生在北方 中高纬度地区、基本在开春 以 射筋与翼缘板采用塞焊连结。翼缘板产生 15mm 后的例行检查时被发现、钢结构部位往往在臂架 的鼓胀变形，压强需达到 100MPa，该区域压力已 下铰点或对重平衡梁下铰点等箱形结构处 的特 远远超出该处焊缝所能承受的载荷 。通过对该处 点。以北方某船厂的臂架下铰点故障为例，在例 钢套和铰点轴承检查，并未发现异常。夏季时， 行检查 中，发现臂架下铰点翼缘板出现鼓胀现 在凸起部位附近开裂出现渗水，通过钻孔放出大 象 ，位置如图1所示，图中位置 1、6变形最大 ， 量积水，初步判断该现象是因结构内积水，冬季 最大变形达 15ITlm。形状为中间凸，向两侧逐渐 结冰冻造成鼓胀。 平缓 。 为了证明这一判断，按照与实物1：2的比例， 做了一个臂架下铰点的实物模型，灌水后模拟现 场室外环境温度 (一10cC～一15℃)冷冻于室 内。先后做 了2次实验。第一次，按照臂架晚间 不工作状态的角度放置 ，如图2所示 。冷冻约20h 后发现水已经结冰，并在靠近出水 口的部位发生 了鼓胀变形 。