刚构桥砼裂纹分析5则范文

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第一篇:刚构桥砼裂纹分析

连续刚构桥梁常见裂缝的起因和预防

主讲人:蔡国宏 职 称:教授级高工

单 位:交通部公路科学研究院 时 间:2009年6月

目 录

一、预应力混凝土连续刚构和连续梁桥发展简况

二、预应力混凝土连续刚构和连续梁桥箱梁裂缝调查情况

三、混凝土的强度特征

四、混凝土构件分类

五、引起混凝土构件开裂的主要原因

六、箱梁跨中截面下缘开裂和下挠过大

七、桥墩(或塔墩)靠承台区段的竖向裂缝

八、连续刚构和连续箱梁桥的裂缝

1、零号块的裂缝

2、箱梁节段间施工接缝处腹板竖向裂缝

3、箱梁腹板斜裂缝

4、箱梁跨中腹板竖向裂缝和与其相连的底板水平裂缝

5、箱梁翼板裂缝

6、箱梁顶板和底板纵向裂缝

7、箱梁底板保护层劈裂破坏

8、锚下混凝土开裂和锚垫板变形

9、齿板及其附近的裂缝

九、现场浇注钢筋混凝土和预应力混凝土连续箱梁桥常见裂缝或事故

十、建议

一、预应力混凝土连续刚构和连续梁桥发展简况 预应力混凝土连续刚构和连续梁桥是目前我国主跨80—200m公路桥的主要桥型,自1988年主跨180m连续刚构桥——广东洛溪桥建成以来,到2006年为止,已建成主跨100m以上此两类桥型达100余座,其中跨径200m以上达30余座,最大跨径达到270m。

二、预应力混凝土连续刚构和连续梁桥箱梁裂缝调查情况

1、箱梁开裂具有普通性

调查桥梁跨径范围从60m至270m,在列入普查统计的169座桥梁中,85%的桥梁出现了开裂。在详细调查的45座桥梁中,则100%出现开裂。考虑到一些基层单位的检测能力,提供普查数据的可靠性较低,基本可以认为这类型桥梁的开裂比例达到100%。

裂缝形态主要包括:底板横向裂缝和腹板下缘竖向裂缝,顶板横向裂缝和腹板上缘竖向裂缝,腹板斜裂缝,顶底板纵向裂缝,齿板锚前和锚后裂缝,沿预应力管道的裂缝和横隔板裂缝等。其中,腹板斜裂缝和顶底板纵向裂缝所占比例最大。

2、箱梁开裂的严重程度

轻度开裂:裂缝数量少,长度短,缝宽小于0.2mm,所占比例34%。

中度开裂:裂缝数量多,长度较长,缝宽小于0.2mm,所占比例21%。

重度开裂:裂缝数量较多,长度较长,缝宽大于0.2mm,所占比例45%。其中,中重度开裂比例合计达66%。

跨中下挠过大和截面开裂(底板横向开裂和腹板下缘竖向开裂)对承载能力影响最大,有的桥已做大型加固。

三、混凝土的强度特征

1、抗压强度高——《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004)所列混凝土强度等级范围为C15~C80。有一种活性粉末混凝土抗压强度可从200Mpa到800Mpa。

2、抗拉强度低——只为抗压强度的12—6%(1/8.3—1/16.7),抗压强度愈高,此项百分比愈低。因此,单纯靠提高混凝土强度等级来防止开裂,效果并不理想。

四、混凝土构件分类

1、素混凝土构件——抗压能力高而抗拉能力低,主要用于以受压为主的构件,如桥梁墩台、圬工拱桥拱圈及拱上立柱等。

2、钢筋混凝土构件——在混凝土构件中配臵普通钢筋,可显著提高其抗弯、抗剪能力。适用于桥梁墩台、塔柱、拱圈及拱上立柱、中小跨径梁式桥和刚架桥等。

由于普通钢筋的弹性模量值为2.0~2.1X105Mpa,为混凝土弹性模量的5~9倍,根据协调变形原理,在混凝土开裂前夕,假定其拉应力为2.0Mpa,对应的钢筋拉应力仅为10~18Mpa,远低于其抗拉强度,只有当混凝土开裂后,钢筋拉应力才会随开裂程度较明显地增长。这说明配臵普通钢筋不能防止裂缝出现,只能在裂缝出现后限制其发展。实验表明,裂缝宽度超过一定数值,不仅构件刚度降低,而且还会因环境因素侵袭而导致钢筋锈蚀,危及耐久性,因而“桥涵规范”容许普通钢筋混凝土构件在正常使用极限状态下出现裂缝,但对裂缝宽度进行了限制(I类和II类环境限值为0.2mm,III类和IV类环境为0.15mm)。

3、预应力混凝土构件

1)全预应力混凝土构件:不允许构件内出现拉应力,因而不容许开裂。

2)部分预应力混凝土构件:

A类构件:容许构件内出现低于“桥涵规范”抗拉强度设计值的拉应力,但不容许开裂。

B类构件:在I类和II类环境容许构件内出现小于或等于0.1mm宽度的裂缝。

目前我国高速公路上的桥梁,绝大部分采用A类构件或全预应力构件,有些沿海桥梁明确规定不采用钢筋混凝土构件。

五、引起混凝土构件开裂的主要原因

1、荷载——包括自重、车辆荷载、人群荷载、施工设施荷载、风荷载、地震荷载、流水压力、冰压力、水浮力、土侧压力、预加应力。

2、变形——包括收缩、徐变、水化热、环境温度变化、强迫位移(如基础或支座变位)。构件间或同一构件不同部位间的约束作用、支座摩阻作用。据调查资料,工程实践中结构物开裂的原因,由“变形”因素或以“变形”为主因素引起的裂缝约占80%,由“荷载”因素引起的裂缝约占20%。

对于超静定结构,如连续刚构、连续梁、拱、桁架,由“变形”因素引起的拉应力远超过静定结构,如简支梁。

但过去人们对“变形”因素的重视程度远不如“荷载”因素。施工阶段出现的裂缝,更是与“变形”因素紧密相关。

六、箱梁跨中截面下缘开裂和下挠过大病害

病害现象:跨中底板横向开裂,腹板下缘竖向开裂,两种裂缝连通成U形。

跨中及相当区域出现下挠,挠度随时间增长,有的不能收敛。

病害原因:

1、纵向预应力筋束用量偏少,或有效预应力不足;

2、结构弹性挠度大(这与布束有关),相应的徐变挠度也加大;

3、施工超方量大,使上述原因加重;

4、旧桥规对混凝土拉应力限值偏高(2004年桥规已打75折),对温差应力考虑偏低;

5、结构开裂后刚度下降,也会加重下挠;

6、预应力管道压浆不实。改进措施:

1、施工中严格按设计和施工规范要求加足纵向预应力;

2、设计中合理配臵纵向预应力筋束,尽量使恒载作用下箱梁截面处于均匀受压状态。从理论上讲,徐变不引起均匀受压构件产生挠度,只引起纵向变形。适当保持跨中下缘压应力储备(3MPa左右),有利于防止跨中下缘开裂,并降低徐变挠度;

3、采用收缩和徐变较小的混凝土材料;

4、严格控制施工超方;

5、预应力管道采用真空压浆技术,严格压实;

6、主动控制措施:在跨中区段底板上方布设可调可掉体外预应力筋束系统,当发生预应力损失和下挠后,可通过补张拉予以调控。

七、桥墩(或塔墩)靠承台区段的竖向裂缝

开裂现象:一般出现在第一、二浇注节段,竖向裂缝有一条或多条不符。

开裂原因:承台与桥墩(或塔柱)浇筑混凝土的龄期相差较大(20-30天或更长),承台混凝土的收缩先期基本完成,而桥墩(或塔柱)混凝土浇注后,其混凝土收缩和水化热降温引起的收缩相互迭加,加上大气降温等因素,形成颇大的收缩量,这种收缩受到承台接触面(约束面)的约束,在墩身内产生拉应力,导致开裂,称为“基岩约束效应”。

从理论上讲,最大的约束应力在约束边即桥墩与承台交接处,但通常竖向裂缝下端距约束边尚有一点距离,逐渐向上发展。这是因为桥墩混凝土在约束边处受到承台的“嵌固”作用,推迟或限制该处开裂,这种现象称为“模箍作用”。防裂措施:

1、降低桥墩混凝土的收缩值和水化热值,配制低收缩、低水化热混凝土。一般采用降低水泥用量、掺加粉煤灰和精矿粉来实现。

2、最大限度降低桥墩混凝土与承台混凝土的龄期差。要求承台浇注完成后3-5天即浇注桥墩,已有成功实例。

八、连续刚构和连续箱梁桥的裂缝

1、零号块的裂缝

开裂现象:零号块高度大、体积大,一般分二次或多次浇注,其腹板上半段和顶板是最后浇注的,拆模时可在腹板上半段发现竖向裂缝,在顶板发现与之对应的水平缝。有的零号块还在底板和横隔板门洞附近出现裂缝。

开裂原因:零号块分二次或多次浇注,第一次浇注的混凝土已完成大部分收缩并降温,第二次浇注的混凝土的收缩和水化热降温引起的收缩,会受到第一层已浇混凝土的约束,因而开裂。其原因和承台上方桥墩开裂类似,称为“基岩约束效应”。

预防措施:

(1)采用低收缩低水化热混凝土。下大力改进配方,降低水泥用量,掺加粉煤灰和矿粉等。

(2)尽可能采用连续一次浇注,万一不得不采用二次浇注,也要尽可能缩短两次浇注的间隔时间。

(3)加强养护。

(4)采用冷却水管控制水化热温度。

2、箱梁节段间施工接缝处腹板竖向裂缝

开裂现象:竖向裂缝处于两施工节段之间,严重的缝宽1-2mm甚至更宽。开裂原因:(1)悬臂浇注移动支架的整体刚度不够,浇注过程中变形大,吊带调节不灵;(2)混凝土浇注程序不对:先浇注后端(紧靠前一浇注节段),然后逐步向前端浇注,前端的荷载引起悬臂支架变形,导致后端混凝土裂开。

预防措施:(1)支架必须具备足够刚度和强度,必须采用相当于实际荷载的荷载预压,除强度满足需要外,其最大挠度应小于或等于2.0cm。(2)支架吊带应便于调节,当发现前端挠度较大时,可给予调回。精轧螺纹钢容易产生脆性破坏,是施工中的不安全因素。(3)采用正确的混凝土浇注顺序,即先浇注前端,从前到后逐步浇注,当全节段混凝土接近浇完时,才浇注节段接缝处混凝土。(4)万一施工中出现节缝开裂现象,必须向上级报告,停下来寻找原因,拟定整改措施,而不应隐瞒实情,用水泥砂浆一抹了之。

3、箱梁腹板斜裂缝

开裂现象:主跨和边跨都会出现,多发生在跨径1/4至端部范围,也有与水平缝相连发展到接近跨中的,一般呈25~50度倾斜。

开裂原因:腹板内实际主拉应力超过混凝土极限拉应力。(1)设计方面原因:主拉应力计算值未考虑三维受力模式,低于实际主拉应力。按三维受力模式计算,箱梁自重、活载及其偏载、箱体内外温差、顶板横向预应力张拉和底板纵向预应力张拉,都会增加腹板拉应力,使腹板内侧主拉应力大于外侧(这与腹板内侧主拉应力缝多于外侧的实际情况吻合)。上述应力的组合,可增加拉应力值2MPa以上,对竖向预应力做大幅度抵销。旧规范对温差应力估计不足也是计算主拉应力偏小的原因。主拉应力容许值取用偏高(85年“桥规”所定混凝土轴心抗拉强度设计值偏高,C50为2.45Mpa;2004年“桥规”改为1.83Mpa);腹板设计过薄。

(2)施工方面原因:竖向预应力张拉不足;竖向预应力钢筋管道压浆不密实;竖向预应力筋锚头锈蚀;腹板节段间裂缝使断面削弱导致主拉应力值等急剧增加;锚垫板不平整,导致预应力损失大。

改进措施:适当增加腹板厚度,如将跨中区段腹板厚度由40cm改为50cm,将根部区段由60cm改为50cm。采用三维受力模式计算主拉应力。张拉竖向预应力采用测力扳手,严格控制张拉到位,采用二次张拉,防止预应力损失,对预应力管道采用真空压浆技术,严格监控饱满度,封锚前认真清理锚头槽孔,最好能涂抹阻锈剂,并采用低收缩混凝土浇注密实。二次张拉钢绞线体系对锚垫板的不平整有较好的适应性,有可能减少预应力损失。

4、箱梁跨中腹板竖向裂缝和与其相连的底板水平裂缝 开裂现象:跨中区域腹板下方竖向开裂、底板水平开裂,二者相连形成 “└┘”形裂缝,有的桥在建成后若干年才出现这种裂缝。跨中挠度逐年增加,超过设计中考虑徐变因素的挠度值,有的桥在挠度逐年递增趋势放缓后,又出现递增加快状况。

开裂原因:在恒载、活载诸因素作用下,中跨跨中为正弯矩区,下缘受拉,通过在下缘张拉预应力筋束产生的压应力来抵消上述拉应力,并使下缘保持必要的压应力储备,来防止开裂。当该项压应力不足以抵消拉应力时,箱梁下缘就会出现裂缝。具体原因有:

(1)底板纵向预应力束张拉不足,或预应力损失过大;(2)实际的混凝土收缩、徐变超过设计值,收缩、徐变引起的预应力损失;

(3)桥梁实际截面尺寸和重量超过设计值,导致徐变影响增加;

(4)徐变发展导致箱梁挠度增加,跨中开裂,结构刚度降低(跨中开裂严重后会使其类似“塑性铰”),进一步导致箱梁挠度增加;

(5)预应力管道压浆不足,封锚质量不好,会引起锚头和预应力筋锈蚀,导致预应力损失。

预防措施:(1)纵向预应力张拉必须足够,防止预应力损失;(2)设计时充分考虑混凝土徐变因素;(3)采用真空压浆技术,严格控制饱满度,确保压浆饱满;(4)精心操作封锚工艺,封锚前认真清理锚头槽孔,涂抹阻锈剂,用环氧砂浆涂抹锚头,并采用低收缩混凝土浇注密实;(5)设臵备用管道和备用束。

5、箱梁翼板纵向裂缝

开裂现象:翼板顺横向预应力钢筋孔道位臵开裂。开裂原因:翼板处于悬臂箱梁桥的受拉区,其拉应力靠施加纵向预应力予以抵消,在箱梁逐段浇注过程中,当前端张拉预应力时,预压应力在箱梁内是按一定斜角(约45度)传布的,在前几段的边缘即翼板部位会出现压应力死角。当在这些压应力死角区域(或预压应力储备很低区域)张拉横向预应力时,在横向预应力钢筋周围产生的拉应力与上述拉应力叠加,引起翼板开裂。

预防措施:(1)在纵向预应力张拉节段后第三节段才能张拉横向预应力筋;(2)分二次张拉横向预应力筋。

6、箱梁顶板和底板纵向裂缝(1)顶板纵向裂缝

开裂现象:顶板跨中或跨中至加腋终点下方开裂。开裂原因:未设横向预应力筋;横向有效预应力不足;纵向预应力筋张拉过大;由混凝土收缩、水化热升温后的降温和大气温度下降,引起的收缩受先浇节段约束而开裂。

预防措施:正确设计横向预应力筋,正确施工防止预应力损失;严格控制顶板纵向预应力筋张拉值;采用低收缩、低水化热混凝土,避免节段间浇注龄期过长,以七天为宜。

(2)底板纵向裂缝

开裂现象:底板顺纵向预应力筋(管道位臵)开裂。开裂原因:底板预应力筋束管道下方设计尺寸偏小,或实际施工的尺寸小于设计值;底板横向钢筋偏小偏稀;由混凝土收缩、水化热升温值降温和大气温度下降引起的收缩受先浇节段约束而开裂。

预防措施:底板纵向预应力管道下方应有足够尺寸;底板内应布设足够的防收缩钢筋;采用低收缩、低水化热混凝土。

(3)箱梁合龙段顶、底板纵向裂缝

开裂现象:合龙段顶、底板各有数条纵向裂缝,一般不向相邻节段扩散。开裂原因:合龙段混凝土与相邻节段混凝土之间的收缩差和水化热降温。

预防措施:合龙段更应采用低收缩、低水化热混凝土;尽量缩短合龙段与相邻节段的龄期差;加强养生,克服板的下方不便浇水养生的困难。

7、箱梁底板保护层劈裂破坏

损坏现象和原因:箱梁底板在纵向呈曲线形,其纵向预应力筋也呈曲线布设,张拉时会产生向下的径向分力,当底板未设臵足够数量抵抗此径向分力的防崩钢筋时,便会产生劈裂,造成严重事故。

预防措施:(1)在底板中布臵纵向预应力筋主束的同时,为保证底板上下层的纵横向构造钢筋构成整体骨架,应布臵“平衡钢筋”(形钢筋或称防崩钢筋)将上、下层横向钢筋连成整体。(2)底板中预应力孔道下方的混凝土保护层应有足够厚度。(3)待混凝土达到设计要求后才张拉纵向预应力。(4)底板内应布设足够数量的横向受力钢筋。

8、锚下混凝土开裂和锚垫板变形

开裂现象:锚垫板周围混凝土开裂,锚垫板内凹。开裂原因:混凝土强度不够,锚下配臵局部加强钢筋不够。

预防措施:混凝土达到设计要求的张拉强度后再行张拉,仔细审查锚下配筋图,若不足则予以加强,并严格按设计图施工。

9、齿板及其附近的裂缝(1)齿板尾部裂缝 开裂现象:齿板尾部及与之相连的顶板底板出现裂缝,甚至出现齿板尾部混凝土崩落。

开裂原因:张拉预应力筋束时,弯道内筋束对混凝土产生径向冲切力,预应力筋束弯道结束段的混凝土太薄,钢筋配臵不足,导致混凝土冲坏。

预防措施:齿板尾部应有足够的尺寸,并配臵足够的抗冲切力和拉力的钢筋。

(2)齿板前和齿板后的裂缝

开裂现象:顶板或底板锚前出现顺纵向预应力筋束方向的裂缝,锚后出现水平向或斜向裂缝。

开裂原因:锚前混凝土虽纵向受压,但横向受拉;锚后混凝土受拉,且锚侧混凝土受剪;设计中将齿板设于顶板或底板而未紧贴腹板;锚前和锚后未设抵抗局部拉应力和剪切力的钢筋。

预防措施:齿板应紧贴腹板设臵,以改善其受力状况;齿板、齿板前和齿板后应配臵足以抵抗局部拉应力和剪切力的钢筋。

九、现场浇注钢筋混凝土和预应力混凝土连续箱梁桥常见裂缝或事故

1、由支架问题引起的

(1)现象和原因:①支架强度和稳定不足,导致支架坍垮的重大事故;②支架变形过大(支架整体刚度不足,或对软地基未做处理致使支架沉降),导致连续梁浇注混凝土后,跨中下方和墩顶上方梁体开裂,梁体变形。严重者需整孔拆除重建。(2)预防措施:①支架设计必须充分满足预定荷载作用下的强度和稳定性,支架安装必须完整,绝不采用有锈蚀缺损或变形缺损的杆件,绝不漏装前后左右方向的斜撑杆件。②支架的地基处理应规范,地基处理完毕后应做地基承载力试验,确保支架沉降在允许范围内。③支架安装完毕后必须按梁身重量的1.2倍进行预压,消除支架变形,经总监理工程师认可后方可施工。④拆架顺序:先翼板后底板,从跨中对称往两边拆,跨度大于20m时,支架拆除宜分两阶段,先从跨中对称往两端松一次架,再对称从跨中往两端拆,多跨连续箱梁应同时从跨中对称拆架。

2、由混凝土收缩和收缩差引起的(1)现象和原因:

①三跨连续梁若整体浇注或浇注区段过长,在支架拆除之前,就可能因混凝土收缩(含水化热降温)而导致底板、顶板和腹板开裂。

②若采用水平分层浇注,即先浇注好底板和腹板,再浇注顶板,在桥墩上方的箱梁区段,其腹板已加厚,端横隔板也很强劲,由于其浇注在先,已完成大部分收缩,当顶板浇注后,其收缩及水化热降温收缩会受到腹板和端横隔板的约束,而产生顶板水平裂缝。

(2)预防措施:①三跨连续梁应纵向分段施工,在墩顶上方节段预留后浇注节段;②尽可能缩短顶板与腹板和端横隔板之间的龄期差;③采用低收缩、低水化热混凝土。

十、建议

1、关于零号块混凝土浇注 大体积混凝土分层浇注,容易因“基岩约束效应”产生裂缝。本桥零号块高度仅7m,具备一次浇注条件。如果因考虑节省支架而分层浇注,也应尽量避免两次浇注之间的间歇期,最好按3天考虑。

据调查,某桥1号块、2号块高达14m,采用一次浇注,效果很好。

2、关于夏季施工

夏季混凝土工程更易出现裂缝。建议参照有关规范,如《混凝土结构耐久性设计与施工指南》(中国土木工程学会标准CCES01-2004)和《铁路混凝土结构耐久性设计暂行规定》(铁道部铁建设[2005]157号)有关规定,结合自身经验,制定出本桥夏季施工的要求和规定。

3、合理安排箱梁节段施工的周期,并尽量缩短合龙段与相邻段的间歇期。

4、加强施工监控和监理工作,特别要重视桥梁线形控制和方量控制,严格控制箱内外几何尺寸和平整度。

第二篇:浅谈连续刚构桥悬臂挂篮施工方法

浅谈连续刚构桥悬臂挂篮施工方法(前两个月工作总结)我所从事的单位是四川路桥桥梁工程有限责任公司,被分到了四川省广安市武胜嘉陵江大桥项目部,我所从事的工作是技术员,下面简单谈谈作为技术员的主要工作任务。

武胜嘉陵江大桥是一座四跨连续刚构桥,跨径布臵为90+170+170+90,有三个主墩,分为左右两幅。主桥一侧的引桥为三跨40米简支梁桥,另一侧为四跨40米简支梁桥。我所负责的是主桥最中心的一个墩子,我所参与的也就是这个墩子的所有施工工序了。

连续刚构桥悬臂挂篮施工的主要工序包括:挂篮行走,模板调整,钢筋绑扎,混凝土浇筑,预应力张拉,封锚压浆。

先说挂篮行走,我们所采用的是菱形挂篮,在挂篮设计的时候在前支点处设臵了一个铰,用于调整由于挂篮行走过程总产生的不平衡力,在挂篮行走过程中,主要的任务就是一个受力体系的转化,怎么有效的在行走过程中将后锚的受力转换为小车的受力,而在行走完成后又将力有效地转换过来,这是关键,一不小心,有可能导致挂篮倾覆。这也要求我们在混凝土浇筑前准确的定位预埋孔洞的位臵,以便后期挂篮行走完成后能顺利地锚固。值得一提的是,一般在挂篮行走之前我们会对已经浇筑的混凝土进行中线的放样,这个阶段便会用到全站仪,当然在模板调整阶段也会用到全站仪,建议大家还是多看看有关全站仪使用,以后有机会进行实际操作。

挂篮行走完成后,马上就会进行模板调整,模板调整过程是比较关键件的步骤,也就是将已知水准点的高程,经过水准测量之后,换

算成块件之上的点的高程,进行模板调整。我们的块件采用的截面形式是箱型截面,采用六点进行控制,翼缘板各两个点,顶板两个点。模板调整过程分为底板调整,翼缘板调整和顶板调整,在这个过程中我们要考虑每个块件的预抬值,我将其称之为预拱度。首先进行的是底板调整,根据翼缘板靠近腹板的点的高程和已知底板的高程,换算出腹板的高程,从而达到底板的标高调整。翼缘板和顶板的调整与底板的调整是分开的,根据翼缘板和顶板的一直高程,换算出翼缘板和顶板的后视读数,从而达到翼缘板和顶板调整的目的。

模板调整完毕之后,便是钢筋绑扎过程,通常在这个过程中我们是比较轻松的,因为工作只是简单地变成了钢筋绑扎工作的检查,包括钢筋的数量,钢筋的搭接长度,钢筋的焊接长度,预应力波纹管的位臵,预埋孔的位臵。当然钢筋的数量、预应力波纹管的位臵、预埋孔的位臵都会在图纸上有所反应,而钢筋的搭接长度、钢筋的焊接长度通常只能从施工技术规范得知,因此,对图纸和施工技术规范的熟悉就变得很重要了。当然在这个过程中的事情也是相对比较琐碎的,有很多事情需要多咨询一些施工经验丰富的老员工,亦或是前几年毕业的师兄师姐,甚至是施工现场的工人们,他们都会给予我们很多的帮助。

混凝土浇筑阶段,需要注意的是,在浇筑之前,检查挂篮吊带是否拉紧,检查钢筋绑扎是否规范,预应力波纹管位臵是否到位,浇筑过程中要注意振动棒的振捣,使混凝土浇筑密实。最纠结的就是浇筑过程总遇到爆模,很不幸的是在我刚开始工作的前三次混凝土浇筑过

程中都遇到爆模。爆模后,需要大家及时冷静的处理,当然这方面的经验我们还是很欠缺的,需要以后加强,我要说的并不是以后每次都爆模,而是遇到问题后冷静处理的思维。

之后,等到混凝土强度达到设计要求的时候,我们就会进行预应力张拉,通常都是三向预应力设计的,所以在张拉时,先进行纵向预应力钢绞线的张拉,通过伸长值和拉力大小进行双控,以拉力控制为主,伸长值控制为辅,只要施工过程控制得当,一般而这结合的也比较完美,之后就是竖向精轧螺纹钢的张拉和横向预应力钢绞线的张拉,通常只是注重拉力控制,要求拉力到位后进行稳压,一般也会达到设计要求的。

当预应力张拉之后,就可以进行挂篮行走,又是一次重复工作。但是要求在预应力张拉之后,必须马上进行封锚压浆,压浆过程中,主要控制浆体的浓度,既不能太清,又不能堵管,压浆结束的标志便是,在另一侧出现浓浆。

当然,这只是我个人的看法和实际体会,不一定正确,希望大家批评指正。我们的工作也绝不止这些,晚上,还要对当天的施工内容形成书面文字,就是所说的施工日志,当浇筑完成后,我们还要做一些施工资料,其中主要包括:放样资料(模板调整),张拉资料(三向预应力张拉),压浆资料(三向预应力压浆),测量资料等等一系列的资料制作。当然,晚上加班也是经常的,通常混凝土浇筑必须加班。

谈到大家最关心的工资,我们的工资是2000,扣除伙食费200和五险一金420,剩下只有1380元,第一年没有假期,请假之后便

会得不到当天的工资,一年之后正式转正,转正后,纳入绩效考核,到时候就会有绩效奖金。

到今天为止,我工作刚好满两个月,也会有很多感慨,不是很完善,也希望大家互相批评,大家共同进步嘛,也很感谢各位领导以及师兄师姐的帮助。

第三篇:砼质量分析

关于07分部混凝土试件强度出现偏低及超强的情况汇报

一、具体事情经过1、07分部在2015年5月4日至2015年5月6日期间施工学院东路站立柱桩及庆丰路站护坡灌注桩混凝土,监理单位分别于2015年5月4日现场抽检了学院东路站立柱桩LZZ-5#(28天实测强度55.4MPa,超过设计强度等级四个等级)、LZZ-30#(28天实测强度55.2MPa,超过设计强度等级四个等级)、庆丰路站护坡灌注桩100#(28天实测强度55.5MPa,超过设计强度等级四个等级)、125#(28天实测强度55.4MPa,超过设计强度等级四个等级);2015年5月5日现场抽检了庆丰路站护坡灌注桩127#(28天实测强度57.8MPa,超过设计强度等级四个等级);2015年5月6日现场抽检了庆丰路站护坡灌注桩60#(28天实测强度56.6MPa,超过设计强度等级四个等级)、庆丰路站护坡灌注桩60#(28天实测强度56.6MPa,超过设计强度等级四个等级)、庆丰路站护坡灌注桩65#(28天实测强度56.5MPa,超过设计强度等级四个等级)、庆丰路站护坡灌注桩70#(28天实测强度55.3MPa,超过设计强度等级四个等级);共计8组混凝土试件强度出现超强异常现象。2、07分部在2015年5月7日至2015年5月9日期间施工的学院东路站立柱桩及庆丰路站护坡灌注桩混凝土,监理单位分别于2015年5月7日现场抽检了学院东路站立柱桩LZZ-4#(28天实测强度33.6MPa,低于设计强度1.4 MPa)、庆丰路站护坡灌注桩58#(28天实测强度33.4MPa,低于设计强度1.6 MPa)、庆丰路站护坡灌注桩72#(28天实测强度32.6MPa,低于设计强度2.4 MPa)、庆丰路站护坡灌注桩76#(28天实测强度33.6MPa,低于设计强度1.4 MPa)、庆丰路站护坡灌注桩79#(28天实测强度33.7MPa,低于设计强度1.3 MPa)、庆丰路站护坡灌注桩81#(28天实测强度33.6MPa,低于设计强度1.4 MPa)、庆丰路站护坡灌注桩84#(28天实测强度33.3MPa,低于设计强度1.7 MPa)、庆丰路站护坡灌注桩124#(28天实测强度34.1MPa,低于设计强度0.9 MPa)、庆丰路站护坡灌注桩129#(28天实测强度33.2MPa,低于设计强度1.8 MPa);2015年5月9日现场抽检了庆丰路站护坡灌注桩78#(28天实测强度34.4MPa,低于设计强度0.6 MPa);共计10组混凝土试件强度出现低强现象。

二、原因分析

监理部对混凝土出现上述质量问题高度重视,并于当日立即组织施工单位及中联铸本混凝土有限公司相关负责人召开专题会议,查找问题、分析原因,经过多方讨论研究,分析具体原因如下:

(一)混凝土试块强度偏低的原因

a、可能存在质量意识差,各环节控制不严。b、振捣不密实,混凝土试块成型质量差 另外也有些混凝土试模内壁尺寸偏差较大,严重的已呈直角梯形,用这样的试模制作成型的试块,由于上下两面不平行会出现应力集中,或者承压面积与计算面积不相符情况,这些都可能引起混凝土试块强度值偏低。

c、养护不到位 d、原材料不合格 水泥是混凝土中的粘结材料,混凝土的强度很大程度上取决于水泥的强度。如果水泥本身的强度达不到标准,混凝土试块强度定会受到影响。同样,如果粗、细骨料中含有碱性材料,都会降低混凝土的强度。

粗骨料中风化岩较多,强度较低,对混凝土质量影响较大。

e、配合比掌握不严格

中联铸本混凝土公司现场材料未设置雨篷,下雨时原材料质量受到很大影响,如含泥量、含水量增加。目前的配合比,都是试验室配合比,是按风干后的砂、石料进行试配确定的。而施工现场的砂、石料含水量各不相同,必须经常测定,特别是雨后施工更应增加测定次数。根据现场实际情况予以调整用水量,才能成为施工配合比。如果仍按试验室配合比中既定的用水量施工,就会使混凝土拌合物的水灰比增大,导致混凝土强度的降低。据有关资料显示,水和水泥用量变化各为+2%和-2%时,水灰比的变化,会使混凝土的强度降低约89%。

f、取样当天下雨,混凝土取样未在运输车出料1/4~3/4处取样,取样人员在开始出料时直接取样,试样混进雨水,混凝土坍落度偏大,混凝土离析、和易性不良,试件在成型之前,试样没有拌合均匀,直接装模,没有代表性,分层插捣次数不够,试件不密实;

g、现场取样人员责任心不强,试件在雨中成型后现场未及时覆盖,第二天未及时拆模并放入标准养护室养护,试件失水严重,严重影响强度增长;

(二)混凝土试块强度偏高的原因

某些试件由于人为和客观等这样那样的原因,导致试件强度试验结果异常偏高,根本不能代表砼实体强度,造成很大的浪费。

a、原材料质量变化大,与做配合比试验时不符 原材料质量对混凝土强度影响很大,特别是水泥强度的影响,水泥出厂时强度有一定的富余系数,水泥通常在安定性检验合格后即使用,它的富余强度没有被利用,配合比未能调整,导致混凝土强度过高。

b、人为因素 由于《混凝土强度检验评定标准》中仅对混凝土试块强度的平均值和最小值小于规定值时做出不合格判定,而对混凝土试块强度过大没有控制要求,因此部分施工人员在制作试块时宁大勿小,给试块“吃小灶”,造成试块超强。

c、现场取样当天,由于混凝土从出厂到达施工现场,运距远、气温高、混凝土的坍落度损失过快,现场没有准备好灌注条件,车辆等待时间较长,混凝土变得干稠,坍落度偏小,以致混凝土取样没有代表性,造成28天试件强度值过高;

d、混凝土在试压过程中可能出现的问题

①施加荷载的速度偏大,速率过快,试验结果会偏高。②压力机加载量程的选择,要选择合适的压力机加载量程。

三、下一步工作计划及预防措施

07分部目前已经完成学院东路站护坡灌注桩269根,混凝土试件取样组数269组;庆丰路站护坡灌注桩245根,混凝土试件取样组数245组;学院东路站立柱桩32根,混凝土试件取样组数32组;依据国家《混凝土强度检验评定标准》(GB/T 50107-2010)中规定:采用统计方法评定时,混凝土试件样本容量n≥20组时,强度实测最小值需满足fmin≥0.85fcu,k设计强度标准值;即需满足强度最小值fmin≥29.75MPa。上述试块强度虽然满足评定标准,并评定合格。考虑到前期混凝土强度的离散性波动偏大,要求07分部下一步将加大管理力度,采取切如下措施:

1、责令中联铸本混凝土有限公司立即进行一次全面的自查自纠,包括原材料进场控制及检验,把住材料质量关;对近期进场原材料加大抽检频率,并及时向我方反馈试验情况,我方将不定期会同监理进行抽检;要求混凝土厂家严格控制混凝土的出厂质量及配合比参数的校核、拌合设备的计量标定,质量不合格的混凝土一律禁止出厂;加强混凝土厂家派驻我方施工现场调度人员的业务培训,提高质量意识,增强责任心;

2、对前期出现的质量问题,暴露出我方管理上的漏洞与不足,我分部将吸取此次质量问题的深刻教训,对现场取样人员从取样、制件、拆模、搬运、养护等进行全面的业务培训,提高我方试验人员的质量意识、增强工作责任心、不断提高业务能力,对不合格人员一律予以更换,确保混凝土试件取样的规范性、代表性及真实性,杜绝类似问题的重复出现,消除我分部前期的负面影响;

3、我方将加大对施工现场试验管理人员投入,对每一个站点分别派驻业务精、能力强、工作认真负责的专职试验人员,对混凝土浇筑进行全过程监控,做到分工明确、责任到人、措施可行、管理到位;同时对混凝土厂家派驻专职试验人员进行后台驻厂管理,严把混凝土的出厂质量关,发现问题及时纠正处理,对不符合要求的混凝土一律严禁出厂,并做好相关驻厂记录;

4、不定期统计混凝土试件的强度离散情况,评价每个周期内混凝土的质量控制水平,并将结果及时反馈给混凝土厂家,发现问题及时调整,把可能会出现质量问题的苗头做到提前预警,提前研判,并采取行之有效措施,确保工程质量持续稳定提高。

监理措施:

1、加大对施工现场的监管力度,从混凝土制作、标识、养护、送检等各个环节加大监管力度。

2、加强对混凝土厂家的检查力度。

3、加强自身素质的管理。

第四篇:铬钼钢焊接延迟裂纹分析(最终版)

铬钼钢焊接延迟裂纹产生原因分析

这次检修焊接合格率出现问题主要是在铬钼耐热钢Cr5Mo和15CrMo上,铬钼钢焊接在我公司并不是新材料的焊接,而是有20几年的历史了,是比较成熟的焊接工艺。但是这次焊接施工不论是预制和安装都出现了大量的裂纹,以往是没有这样的结果的。通过这次的教训的确要总结一些问题来进行分析。

一、从焊接工艺来分析:铬钼钢Cr5Mo和15CrMo在退火状态下是珠光体,而在淬火状态下是马氏体,在焊接时在没有预热和缓冷的情况下焊接熔池快速形成、快速冷却,焊缝组织二次相变就停留在马氏体区间内,大家知道马氏体属于淬硬组织,在冷却过程中受焊接应力作用和时效作用下很容易产生冷裂纹,所以焊前预热,保证焊间温度和焊后缓冷是非常必要的。我公司的铬钼钢的焊接工艺评定规范是没有问题的,15CrMo钢,焊前预热150~200℃,层间温度150~200℃,焊后加热200℃后用保温石棉包裹缓冷;Cr5Mo焊前预热350~400℃,层间温度350~400℃,焊后加热300~350℃后用保温石棉包裹缓冷,再等焊后热处理.这都是铬钼钢常规工艺要求。而我门出现裂纹这么多问题是为什么呢?是执行焊接工艺不严谨而造成的,预热温度焊工应该都是作到了,而层间就没有做到那样严谨,填充盖面时中途喝喝水抽抽烟或中午吃饭放到下午再焊,没有加热也就焊完了,焊后也没有加热缓冷,包裹石棉布也不是很严实等,还有就是流水性作业抢进度,几道焊缝氩弧焊全打完底后再填充盖面焊接,层间温度肯定是不能保证的。这都是造成裂纹的直接原因;要说前期预制对工艺的疏忽,出现焊接裂纹质量问题后,后期现场安装按说已经严格了工艺措施,但还是出现裂纹,我是认为现在安装时还是在加热温度上有偏差,毕竟火焰加热是没有控制温度定量的,也不是每个队伍有测温仪可以用上的,室外的管道加热后,冷却速度也是比较快的,检修期间天气也不好下几天雨,湿度也比较高,造成氢致裂纹。还有些焊接位置比较复杂如水坑下焊接对于连续焊接造成时间延长影响层间温度下降的因素。这都是原因。

二、从焊接材料来分析:焊接材料对于焊接质量影响是非常大的,这次检修铬钼钢前期用热系列焊材,由于返工问题后工期使用奥氏体A307焊条,这在工艺上都是可行的,只是执行工艺到不到位而已。但不同的厂家的产品优劣却相差很大,除操作不当外,焊材造成缺陷程度也不同.记得前年在长炼焊铬钼钢在使用天津金桥焊条,几个公司的焊接合格率都96%以上,不料市场断货后改用珠州的焊条全部合格率都下降在40%左右,缺陷也是很多的裂纹,我们紧急求援自己公司,寄来库存金桥焊条才又使焊接质量提上去,没有改焊条厂家的其他公司质量就是起不来。这说明不同厂家焊材是有区别的,所使用焊接钢材和药皮的制作工艺有差别。这次在催化检修尾期进的A307焊条就有问题,焊接时成型差,还大块大块掉药皮,严重影响焊接质量。建议公司以后对于焊材在进料前作焊接材料鉴定,来选定焊材厂家。

三、从焊前焊件装配分析:前年焦化检修四道15CrMo,直径377mm焊缝,由于焊接盲目进行,没有进行现场焊前分析,焊缝强力组对,焊接工艺也执行也不严谨,结果造成焊缝产生裂纹,以至于泄露。今年检修特别是现场,为了抢进度忽视了组对质量,有些焊缝组对间隙大得撑进手指小又没有缝隙和错边是非常严重的,这给焊工施焊带来极大困难,缝过大容易焊瘤焊穿,产生的冷缩应力也是很大的,在打底较薄时冷却过快很容易产生裂纹;缝隙过小对于铬钼耐热钢用奥氏体焊材作填充钎料是是不利的,增加了母钢在焊缝中的融合比,使焊缝中奥氏体金属和母材之间的熔合区形成一个比较厚而高硬度的含碳化铬的夹层,在冷却过快时就很容易产生应力裂纹,就算是当时合格,在以后长时间在温变作用下,碳化铬晶粒组织和奥氏体晶粒组织膨胀系数不一样,这样两种组织间会产生间隙,也就是裂纹,在交变温差中裂纹会延长,从而减少焊缝服役寿命。错边是焊接应力集中位置,和焊接咬边同时作用下会产生叠加应力,应力峰值可能达到最高,极易使焊缝产生融合区断裂。焊缝在处于临界温度时更加出现无法料到的裂纹。所以对于铬钼钢焊接,无论什么钢材的焊接,焊缝的组对的质量是影响焊接质量的一个重要因素。焊工要对自己的焊缝质量负责,也一定对焊缝有一定的要求,不要再不计后果的焊接,也不要为了抢进度方便了别人可能苦了了自己,让自己的劳动成果白白流失。

四、从焊接环境分析:今年的检修连连降雨,对于铬钼钢焊接很不利的,湿度比较大,加上有风,使焊缝的温度下降较快,焊条吸潮加快,在激烈的焊接冶炼过程中混入的水分子分解成氢、氧离子,而氢离子以游离状态溶入液态金属中,在熔池结晶冷却过程中,氢离子析出聚集在晶界间或缺陷内(如气孔、夹渣空隙内)在冷缩应力下形成高内压,从而造成晶界开裂也就是氢致裂纹,是产生裂纹的一个重点因素。

五、从焊接管理来分析:目前工作中焊接技术管理,焊接质量放在了靠无损检测来保证。当焊接质量出现问题时,焊接人员不会致力于找焊接缺陷的形成原因,如何改进焊接工艺过程等问题,而关心的是检验人员的一句“合格”,探伤人员发现缺陷后,下达缺陷返修通知单,焊工返修后,然后再探伤,如再不合格再返修,直到检验人员认为“合格”为止。至于焊接工艺过程,也不严格执行,外观检验、焊接质量评定等工作有时也无专人负责,实际上已不复存在。监督部门一直要求的无损检测制度虽一直严格执行,但起到的“保证焊接质量”的作用却不尽人意。

传统的焊接质量评定是以无损检验一次合格率作为唯一的标准。然而对于目前正在大量应用的耐热钢而言,由于其焊接裂纹倾向大,焊缝和热影响区性能对工艺敏感性大,因此对焊接接头合格率除包含无损检验一次合格率外,还应包含“使用性能合格”,也就是说,即使该焊缝当时合格了,并不能说明焊缝的内部力学性能达到要求,而使用性能的合格是以焊接工艺作为技术支持的。因此在实际焊接过程中焊接人员要严格执行焊接工艺规定。综上所述仅靠无损检测来保证焊接质量根本行不通,加强焊接技术管理工作势在必行。

这次石化老催化检修,发生了焊接工艺进行操作的不严谨,铬钼钢的焊接大量出现裂纹。

而催化塔201的焊接,复合板焊接,焊接不当也是很容易在覆层马氏体不锈钢侧出现焊接裂纹的,尽管是第一次接触复合板焊接,但由于管理者和焊工都从思想上予以了高度重视,并严格按照工艺要求进行操作,一次合格率达到100%。由此可以看出同是一项工作,焊接技术管理工作加强了,在同等无损检测的条件下,焊接质量有天地之别。诸如此类的问题在同一个工程中也体现得很明显。如某个部件焊接过程中管理到位,一次合格率随之提高,反之一塌糊涂。因此加强焊接技术管理工作,对焊接质量的提高有着重要的意义。

六、从焊接人员来分析:改制的波动和人事体制及待遇问题造成了我公司人才的流失与不足。前几年低谷期人才的流失以及后备力量补充不足致使在近期工程安装和检修工作进行时,焊接技术人员和焊接特殊金属焊工的短缺。,说起来有60~70名焊工,其中有气焊三分之一,合同工三分之一,和不在岗位上的工作的焊工和学徒,但真正能够独当一面的只有上十个。由于人手的不够,加上工程繁忙,焊前培训很难做到,往往以干代训或外聘焊工。加上焊工的待遇一直没有体现特殊工种价值,对于工作都有一种消极的态度,有事就做,不积极认真对待工作中出现的问题。

七、针对这些实际工作当中存在的问题,我认为焊接工作应从如下几方面入手:

1、焊工的培训:

1)

意识方面:加强焊接人员的技术培训同时,也要增强其责任心,提高其自身素质,把所加工产品质量与个人的荣誉结合起来。焊接人员还应多参加焊接分析会,查找焊接缺陷的产生原因,改进焊接工作,促进焊接的技术革新和技术攻关。还有关键的是提高焊接人员的待遇。

2)

操作方面:要使每个焊接人员认真学习焊接操作技能,并要在以后任何环境要对自己所掌握的操作方法并按焊接工艺要求严格进行。

焊接人员并不是焊完了事,必须对自己每道焊缝认真对待,焊前对焊缝的组对间隙要求要严格,影响焊缝质量的组对,焊工要及时提出返工,直到可保证质量要求为止、焊道焊前必须严格清理除锈除污、焊条的严格选用型号和控制干燥度;焊接过程中严格使用焊接参数,严格操作方法,焊渣的清理,如有缺陷马上处理;焊后对焊缝外观进行自检,并进行表面清理。

3)

近期特别要针对耐热钢的焊接培训中,既要培训提高焊工的操作工艺,又要给焊工灌输并理解执行焊接工艺的必要性和重要性。查找焊接过程中存在的缺陷,改进焊接工艺,使受训焊工在焊接理论、焊接技术上有一大的飞跃。

2、焊接技术人员:发挥其的作用,在过程管理中发挥更大的指导和监督作用,不断加强焊接工艺和焊接过程的工作。

3、焊接过程管理:

从过去“焊后”的无损检验唯一标准,转变为“前、中、后”,也就是说: “焊前”准备工作的监督如:焊接材料的选用和控制,焊接环境的控制,焊件的组对控制,焊接前工艺的宣传等; “焊中”过程如:执行焊接工艺的过程是否执行或脱节,是否严格按照焊接操作方法,无达到施焊要求就施焊等;“焊后”对外观的检验,无损检验等

4、各级领导应高度重视焊接的工作的重要性,为我们工作的开展创造便利的条件。是保证焊接质量的关键。

第五篇:模具钢淬火十种裂纹分析与措施

模具钢淬火十种裂纹分析与措施

模具钢热处理中,淬火是常见工序。然而,因种种原因,有时难免会产生淬火裂纹,致使前功尽弃。分析裂纹产生原因,进而采取相应预防措施,具有显著的技术经济效益。常见淬火裂纹有以下10种类型。

1纵向裂纹

裂纹呈轴向,形状细而长。当模具完全淬透即无心淬火时,心部转变为比容最大的淬火马氏体,产生切向拉应力,模具钢的含碳量愈高,产生的切向拉应力愈大,当拉应力大于该钢强度极限时导致纵向裂纹形成。以下因素又加剧了纵向裂纹的产生:(1)钢中含有较多S、P、Sb、Bi、Pb、Sn、As等低熔点有害杂质,钢锭轧制时沿轧制方向呈纵向严重偏析分布,易产生应力集中形成纵向淬火裂纹或原材料轧制后快冷形成的纵向裂纹未加工掉保留在产品中导致最终淬火裂纹扩大形成纵向裂纹;(2)模具尺寸在钢的淬裂敏感尺寸范围内(碳工具钢淬裂危险尺寸为8-15mm,中低合金钢危险尺寸25-40mm)或选择的淬火冷却介质大大超过该钢的临界淬火冷却速度时均易形成纵向裂纹。

预防措施:(1)严格原材料入库检查,对有害杂质含量超标钢材不投产;(2)尽量选用真空冶炼、炉外精炼或电渣重熔模具钢材;(3)改进热处理工艺,采用真空加工热、保护气氛加热和充分脱氧盐浴炉加热及分析淬火、等温淬

火;(4)变无心淬火为有心淬火即不完全淬透,获得强韧性高的下贝氏体组织等措施,大幅度降低拉应力,能有效避免模具纵向开裂和淬火畸变。

2横向裂纹

裂纹特征是垂直于轴向。未淬透模具,在淬硬区与未淬硬区过渡部分存在大的拉应力峰值,大型模具快速冷却时易形成大的拉应力峰值,因形成的轴向应力大于切向应力,导致产生横向裂纹。锻造模块中S、P、Sb、Bi、Pb、Sn、As等低熔点有害杂质的横向偏析或模块存在横向显微裂纹,淬火后经扩展形成横向裂纹。

 预防措施:(1)模块应合理锻造,原材料长度与直径之比即锻造比最好选在2-3之间,锻造之间双十字形变向锻造,经五镦五拔多火锻造,使钢中碳化物和杂质呈细、小、匀分布于钢基体,锻造纤维组织围绕型腔无定向分布,大幅度提高模块横向力学性能,减少和消除应力源;(2)选择理想的冷却速度和冷却介质:在钢的Ms点以上快冷,大于该钢临界淬火冷却速度,钢中过冷奥氏体产生的应力为热应力,表层为压应力,内层为张应力,相互抵消,有效防止热应力裂纹形成,在钢的Ms-Mf之间缓冷,大幅度降低形成淬火马氏体时的组织应力。当钢中热应力与相应应力总和为正(张应力)时,则易淬裂,为负时,则不易淬裂。充分利用热应力,降低相变应力,控制应力总和为负,能有效避免横向淬火裂纹发生。CL-1有机淬火介质是较理想淬火剂,同时可减少和避免淬火模具畸变,还可控制硬化层合理分布。调正CL-1 淬火剂不同浓度配比,可得到不同冷却速度,获得所需硬化层分布,满足不

同模具钢需求。

 3弧状裂纹

常发生在模具棱角、凸台、刀纹、尖角、直角、缺口、孔穴、凹模接线飞边等形状突变处。这是因为,淬火时棱角处产生的应力是平滑表面平均应力的10倍。另外,(1)钢中含碳(C)量和合金元素含量愈高,钢Ms点愈低,Ms点降低2℃,则淬裂纹倾向增加1.2倍,Ms点降低8℃,淬裂倾向则增加8倍;(2)钢中不同组织转变和相同组织转变不同时性,由于不同组织比容差,造成巨大组织应力,导致组织交界处形成弧状裂纹;(3)淬火后未及时回火,或回火不充分,钢中残余奥氏体未充分转变,保留在使用状态中,促使应力重新分布,或模具服役时残余奥氏体发生马氏体相变产生新的内应力,当综合应力大于该钢强度极限时便形成弧状裂纹;(4)具有第二类回火脆性钢,淬火后高温回火缓冷,导致钢中P、S等有害杂质化合物沿晶界析出,大大降低晶界结合力和强韧性,增加脆性,服役时在外力作用下形成弧状裂纹。 预防措施:(1)改进设计,尽量使形状对称,减少形状突变,增加工艺孔与加强筋,或采用组合装配;(2)圆角代直角及尖角锐边,贯穿孔代盲孔,提高加工精度和表面光洁度,减少应力集中源,对于无法避免直角、尖角锐边、盲孔等处一般硬度要求不高,可用铁丝、石棉绳、耐火泥等进行包扎或填塞,人为造成冷却屏障,使之缓慢冷却淬火,避免应力集中,防止淬火时弧状裂纹形成;(3)淬火钢应及时回火,消除部分淬火内应力,防止淬火应力扩展;(4)较长时间回火,提高模具抗断裂韧性值:(5)充分回火,得到稳

定组织性能;(6)多次回火使残余奥氏体转变充分和消除新的应力;(7)合理回火,提高钢件疲劳抗力和综合机械力学性能;(8)对于有第二类回火脆性模具钢高温回火后应快冷(水冷或油冷),可消除二类回火脆性,防止和避免淬火时弧状裂纹形状。

 4剥离裂纹

模具服役时在应力作用下,淬火硬化层一块块从钢基体中剥离。因模具表层组织和心部组织比容不同,淬火时表层形成轴向、切向淬火应力,径向产生拉应力,并向内部突变,在应力急剧变化范围较窄处产生剥离裂纹,常发生于经表层化学热处理模具冷却过程中,因表层化学改性与钢基体相变不同时性引起内外层淬火马氏体膨胀不同时进行,产生大的相变应力,导致化学处理渗层从基体组织中剥离。如火焰表面淬硬层、高频表面淬硬层、渗碳层、碳氮共渗层、渗氮层、渗硼层、渗金属层等。化学渗层淬火后不宜快速回火,尤其是300℃以下低温回火快速加热,会促使表层形成拉应力,而钢基体心部及过渡层形成压缩应力,当拉应力大于压缩应力时,导致化学渗层被拉裂剥离。

预防措施:(1)应使模具钢化学渗层浓度与硬度由表至内平缓降低,增强渗层与基体结合力,渗后进行扩散处理能使化学渗层与基体过渡均匀;(2)模具钢化学处理之前进行扩散退火、球化退火、调质处理,充分细化原始组织,能有效防止和避免剥离裂纹产生,确保产品质量。

 5网状裂纹

裂纹深度较浅,一般深约0.01~1.5mm,呈辐射状,别名龟裂。原因主要有:(1)原材料有较深脱碳层,冷却削加工未去除,或成品模具在氧化气氛炉中加热造成氧化脱碳;(2)模具脱碳表层金属组织与钢基体马氏体含碳量不同,比容不同,钢脱碳表层淬火时产生大的拉应力,因此,表层金属往往沿晶界被拉裂成网状;(3)原材料是粗晶粒钢,原始组织粗大,存在大块状铁素体,常规淬火无法消除,保留在淬火组织中,或控温不准,仪表失灵,发生组织过热,甚至过烧,晶粒粗化,失去晶界结合力,模具淬火冷却时钢的碳化物沿奥氏体晶界析出,晶界强度大大降低,韧性差,脆性大,在拉应力作用下沿晶界呈网状裂开。

预防措施:(1)严格原材料化学成分、金相组织和探伤检查,不合格原材料和粗晶粒钢

不宜作模具材料;(2)选用细晶粒钢、真空电炉钢,投产前复查原材料脱碳层深度,冷切削

加工余量必须大于脱碳层深度;(3)制订先进合理热处理工艺,选用微机控温仪表,控制精

度达到±1.5℃,定时现场校验仪表;(4)模具产品最终处理选用真空电炉、保护气氛炉和经

充分脱氧盐浴炉加热模具产品等措施,有效防止和避免网状裂纹形成。

6冷处理裂纹

模具钢多为中、高碳合金钢,淬火后还有部分过冷奥氏体未转变成马氏

体,保留在使用状态中成为残余奥氏体,影响使用性能。若置于零度以下继续冷却,能促使残余奥氏体发生马氏体转变,因此,冷处理的实质是淬火继续。室温下淬火应力和零度下淬火应力叠加,当叠加应力超过该材料强度极限时便形成冷处理裂纹。

预防措施:(1)淬火后冷处理之前将模具置于沸水中煮30-60min,可消除15%-25%淬火内应力并使残余奥氏体稳定化,再进行-60℃常规冷处理,或进行-120℃深冷处理,温度愈低,残余奥氏体转变成马氏体量愈多,但不可能全部转变完,实验表明,约有2%-5%残余奥氏体保留下来,按需要保留少量残余奥氏体可松驰应力,起缓冲作用,因残余奥氏体又软又韧,能部分吸收马氏体化急剧膨胀能量,缓和相变应力;(2)冷处理完毕后取出模具投入热水中升温,可消除40%-60%冷处理应力,升温至室温后应及时回火,冷处理应力进一步消除,避免冷处理裂纹形成,获得稳定性组织性能,确保模具产品存放和使用中不发生畸变。

 7磨削裂纹

常发生在模具成品淬火、回火后磨削冷加工过程中,多数形成的微细裂纹与磨削方向垂直,深约0.05-1.0mm。(1)原材料预处理不当,未能充分消除原材料块状、网状、带状碳化物和发生严重脱碳;(2)最终淬火加热温度过高,发生过热,晶粒粗大,生成较多残余奥氏体;(3)在磨削时发生应力诱发相变,使残余奥氏体转变为马氏体,组织应力大,加上因回火不充分,留有较多残余拉应力,与磨削组织应力叠加,或因磨削速度、进刀量大及冷却

不当,导致金属表层磨削热急剧升温至淬火加热温度,随之磨削液冷却,造成磨削表层二次淬火,多种应力综合,超过该材料强度极限,便引起表层金属磨削裂纹。

预防措施:(1)对原材料进行改锻,多次双十字形变向镦拔锻造,经四镦四拔,使锻造纤维组织围绕型腔或轴线呈波浪形对称分布,并利用最后一火高温余热进行淬火,接着高温回火,能充分消除块状、网状、带状和链状碳化物,使碳化物细化至2-3级;(2)制订先进的热处理工艺,控制最终淬火残余奥氏体含量不超标;(3)淬火后及时进行回火,消除淬火应力;(4)适当降低磨削速度、磨削量、磨削冷却速度,能有效防止和避免磨削裂纹形成。

8线切割裂纹

该裂纹出现在经过淬火、回火的模块在线切割加工过程中,此过程改变了金属表层、中间层和心部应力场分布状态,淬火残余内应力失去平衡变形,某一区域出现大的拉应力,此拉应力大于该模具材料强度极限时导致炸裂,裂纹是弧尾状刚劲变质层裂纹。实验表明,线切割过程是局部高温放电和迅速冷却过程,使金属表层形成树枝铸态组织凝固层,产生600-900MPa拉应力和厚约0.03mm的高应力二次淬火白亮层。裂纹产生原因:(1)原材料存在严重的碳化物偏析;(2)仪表失灵,淬火加热温度过高,晶粒粗大,降低材料强韧性,增加脆性;(3)淬火工件未及时回火和回火不充分,存在过大的残余内应力和线切割过程中形成的新内应力叠加导致线切割裂纹。

预防措施:(1)严格原材料入库前检查,确保原材料组织成分合格,对不

合格原材料必须改进锻,击碎碳化物,使化学成分、金相组织等达到技术条件后方可投产、模块热处理前加工成品需留足一定磨量后淬火、回火、线切割;(2)入炉前校验仪表,选用微机控温,控温精度±1.5℃,真空炉、保护气氛炉加热,严防过热和氧化脱碳;(3)采用分级淬火、等温淬火和淬火后及时回火,多次回火,充分消除内应力,为线切割创造条件;(4)制订科学合理线切割工艺。

模具服役时在交变应力反复作用下形成的显微疲劳裂纹缓慢扩展,导致突然疲劳断裂。(1)原材料存在发纹、白点、孔隙、疏松、非金属夹杂、碳化物严重偏析、带状组织、块状游离铁素体冶金组织缺陷,破坏了基体组织连续性,形成不均匀应力集中。钢锭中H2未排除,导致轧制时形成白点。钢中存在Sb、Bi、Pb、Sn、As和S、P等有害杂质,钢中的P易引起冷脆,而S易引起热脆,S、P有害杂质超标均易形成疲劳源;(2)化学渗层过厚、浓度过大、渗层过徒、硬化层过浅、过渡区硬度低等都可导致材料疲劳强度急剧降低;(3)当模面加工粗糙、精度低、光洁度差,以及刀纹、刻字、划痕、碰伤、腐蚀麻面等也易引起应力集中导致疲劳断裂。

预防措施:(1)严格选材,确保材质,控制Pb、As、Sn等低熔点杂质与S、P非金属杂质含量不超标;(2)投产前进行材质检查,不合格原材料不投产;(3)选用具有纯洁度高、杂质少、化学成分均匀、晶粒细、碳化物小、等向性能好,疲劳强度高等特点的电渣重熔精炼钢,对模具型面表面喷丸强化和表面化学渗层改性强化处理,使金属表层为预压应力,抵消模具服役时产生 的拉应力,提高模具型面疲劳强度;(4)提高模具型面加工精度和光洁度;(5)改

善化学渗层和硬化层组织性能;(6)采用微机控制化学渗层厚度、浓度和硬化层厚度。

10应力腐蚀裂纹

该裂纹常发生在使用过程中。金属模具因化学反应或电化学反应过程,引起从表至内组织结构损坏腐蚀作用而产生开裂,这就是应力腐蚀裂纹。模具钢因热处理后组织不同,抗蚀性能也不同。最耐蚀组织为奥氏体(A),最易腐蚀组织为屈氏体(T),依次为铁素体(F)马氏体(M)珠光体(P)索氏体(S)。因此,模具钢热处理不宜得到T组织。淬火钢虽经回火,但因回火不充分,淬火内应力或多或少依然存在,模具服役时在外力作用下也会产生新的应力,凡有应力存在于金属模具中就会有应力腐蚀裂纹发生。

预防措施:(1)模具钢淬火后应及时回火,充分回火,多次回火,以消除淬火内应力;(2)模具钢淬火后一般不宜在350-400℃回火,因T组织常在此温度出现,发生有T组织模具应重新处理,模具应进行防锈处理,提高抗蚀性能;(3)热作模具服役前进行低温预热,冷作模具服役一个阶段后进行一次低温回火消除应力,不仅能防止和避免应力腐蚀裂纹发生,还可大幅度提高模具使用寿命,一举两得,有显著技术经济效益。

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