李植長(zhǎng)

（福建省送變電工程有限公司，福建 福州 350000）

Q420高強(qiáng)鋼在輸電線路鐵塔中的焊接應(yīng)用

李植長(zhǎng)

（福建省送變電工程有限公司，福建 福州 350000）

Q420低合金高強(qiáng)鋼是焊接性較差的一種鋼，但是隨著工業(yè)的加速發(fā)展和用電需求的增加，為滿足工業(yè)用電和民用用電的多種要求，電網(wǎng)公司在輸電線路的建設(shè)加大投資力度。本文對(duì)Q420低高強(qiáng)鋼在輸電線路鐵塔中的焊接進(jìn)行探討。

Q420高強(qiáng)鋼；輸電線路；焊接應(yīng)用

為了輸電線路的安全工作和維護(hù)工作的安全運(yùn)行，電網(wǎng)公司對(duì)輸電線路建設(shè)進(jìn)行合理規(guī)劃，以達(dá)到有效減少輸電線路工程中的鋼材消耗量和節(jié)約工程成本的目的，進(jìn)而提高輸電線路建設(shè)的工作效率和經(jīng)濟(jì)效益。但是輸電線路建設(shè)工程，又受地質(zhì)地貌的制約，為了有效地進(jìn)行輸電線路建設(shè)工作，輸電線路在選材上應(yīng)更傾向于Q420高強(qiáng)鋼這種新材料。Q420高強(qiáng)鋼在輸電線路鐵塔上的應(yīng)用，可以有效降低資源消耗和節(jié)約建筑成本，對(duì)實(shí)施輸電線路的使用期限也有積極影響。

表1　

一、Q420高強(qiáng)鋼的應(yīng)用

美國(guó)電網(wǎng)公司在輸電線路鐵塔施工中，運(yùn)用ASTM S572 65ksi鋼作為主要受力構(gòu)件的原材料；日本電網(wǎng)公司進(jìn)行輸電線路鐵塔施工過程中，采用AM520鋼作為主要受力構(gòu)件的原材料；而國(guó)內(nèi)電網(wǎng)公司在進(jìn)行輸電線路鐵塔施工過程時(shí)，采用Q420鋼作為主要受力構(gòu)件。對(duì)于這3種原材料進(jìn)行綜合對(duì)比：ASTM S572 65ksi鋼的屈服強(qiáng)度是460MPa～520MPa，AM520鋼的屈服強(qiáng)度是520MPa，Q420鋼的屈服強(qiáng)度是420MPa。由此可見，和發(fā)達(dá)國(guó)家相比，國(guó)內(nèi)電網(wǎng)公司使用鋼材原材料的屈服強(qiáng)度偏低，電網(wǎng)建設(shè)工程中使用的材料技術(shù)還有差距。

對(duì)國(guó)內(nèi)工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)和要求而言，Q420鋼是目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)質(zhì)量較好的鋼材原料。在對(duì)Q420鋼進(jìn)行創(chuàng)新的基礎(chǔ)上，研制的Q420高強(qiáng)鋼相對(duì)來說，在屈服強(qiáng)度等各方面都有所增強(qiáng)。對(duì)Q420高強(qiáng)鋼的使用，經(jīng)過合理的工藝技術(shù)，可以達(dá)到目前電網(wǎng)公司輸電線路鐵塔施工工程的要求，同時(shí)適當(dāng)?shù)墓に嚧胧┮灿欣诒ＷC工程質(zhì)量和延長(zhǎng)使用期限。

表2　Q420高強(qiáng)鋼的含碳量表

二、焊接性分析

（一）化學(xué)角度

鋼的焊接性與原材料的化學(xué)成分存在一定的關(guān)系，其中和碳含量的關(guān)系最大。如果鋼的含碳量很大，那么鋼的焊接性就會(huì)容易產(chǎn)生淬硬組織和冷裂紋等現(xiàn)象；如果增加鋼的合金元素，鋼的焊接性也會(huì)比較容易產(chǎn)生淬硬組織和冷裂紋等現(xiàn)象。另外，合金元素可以轉(zhuǎn)化為成碳含量，用碳含量來判斷鋼的焊接性非常恰當(dāng)，見表1。這是某鋼廠生產(chǎn)的兩種不同級(jí)別的Q420鋼，把表中數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，可以看出B級(jí)的Q420鋼含碳量較高。但是因?yàn)樯a(chǎn)廠家和鋼材厚度的不同，含碳量也會(huì)不同，具體數(shù)據(jù)見表2。

由此可見：Q420高強(qiáng)鋼的含碳量和公稱厚度或直徑有關(guān)。

（二）焊接工藝

1. 焊接工藝重點(diǎn)

對(duì)于焊接線能量，這是焊接工藝首要控制的重點(diǎn)，應(yīng)將焊接線能量控制在13～25kJ之間。如果線能量過小，焊接接頭的冷卻速度就會(huì)過快，產(chǎn)生淬硬組織和冷裂紋的現(xiàn)象；如果焊接線能量過大，就會(huì)造成熱力影響區(qū)晶粒過大，焊接殘余應(yīng)力變大，焊接變形嚴(yán)重。對(duì)此，應(yīng)合理地減少焊接縫隙和焊腳規(guī)模，適當(dāng)控制熔敷金屬量，有效減少熱力輸入值。對(duì)于熔敷金屬厚度，焊接接頭工作時(shí)，應(yīng)該運(yùn)用多層多道的焊接工藝，運(yùn)用這種施工工藝時(shí)，對(duì)每層的焊道要保持在5mm的控制范圍以內(nèi)，對(duì)每?jī)蓪舆M(jìn)行清氫處理工作。有效減少焊縫中氫的含量，減少焊接殘余應(yīng)力過大的問題。對(duì)于匹配的焊接材料選擇問題，要注意結(jié)合焊接接頭強(qiáng)度和主材料的強(qiáng)度，合理控制二者的結(jié)合。對(duì)接頭的強(qiáng)度超過主材料的強(qiáng)度時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)內(nèi)應(yīng)力過大的現(xiàn)象，進(jìn)而減少接頭的穩(wěn)定性；如果接頭的強(qiáng)度和主材料的強(qiáng)度相比，太低時(shí)，焊接結(jié)構(gòu)會(huì)因接頭強(qiáng)度過低，達(dá)不到施工要求，出現(xiàn)安全事故。

2. 焊接技術(shù)

對(duì)Q420高強(qiáng)鋼的焊接技術(shù)，要針對(duì)不同構(gòu)件合理選擇焊接技術(shù)，對(duì)焊接技術(shù)在實(shí)際操作中的應(yīng)用，可以適當(dāng)采用橫焊和立焊等不同的焊接技術(shù)。選擇恰當(dāng)?shù)暮附蛹夹g(shù)，有利于焊接工作的正常運(yùn)行和保證焊接效率。在焊接工作開始前，應(yīng)對(duì)焊接構(gòu)件，進(jìn)行預(yù)熱處理。進(jìn)行預(yù)熱處理時(shí)，不需要太高的溫度，只要使構(gòu)件溫度達(dá)到150℃就可以。對(duì)構(gòu)件進(jìn)行預(yù)熱處理，可以有效提高焊接效率。在構(gòu)件預(yù)熱處理后，焊接工藝也要依靠相關(guān)參數(shù)才可以展開焊接工作。Q420高強(qiáng)鋼在輸電線路鐵塔中的焊接，對(duì)焊接接頭的要求比較高，選擇多層焊接的方法，可以有效預(yù)防焊接熱量過大影響接頭的焊接應(yīng)力，也可以提高接頭的韌性和抗彎曲度。

三、Q420高強(qiáng)鋼應(yīng)用在輸電線路鐵塔中焊接的意義。

（一）經(jīng)濟(jì)角度

Q420高強(qiáng)鋼的施工工藝在鋼材的施工工藝中，國(guó)內(nèi)處于先進(jìn)水平，因此Q420高強(qiáng)鋼在電力公司輸電線路鐵塔焊接中應(yīng)用得十分廣泛。Q420高強(qiáng)鋼相對(duì)其他種類的鋼材，在強(qiáng)度和承載力等方面，優(yōu)勢(shì)更加明顯。Q420高強(qiáng)鋼應(yīng)用在輸電線路鐵塔中的焊接，也有利于減少建設(shè)施工工程的鋼材原材料用量，可以有效地節(jié)約建設(shè)成本，同時(shí)也可以確保施工工程的質(zhì)量。

（二）技術(shù)角度

Q420高強(qiáng)鋼在輸電線路鐵塔中焊接的應(yīng)用，在國(guó)內(nèi)屬于先進(jìn)技術(shù)，但是與發(fā)達(dá)國(guó)家在輸電線路中鋼材的應(yīng)用，相差很明顯。因此要提高國(guó)內(nèi)焊接水平，借鑒外國(guó)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)Q420高強(qiáng)鋼的焊接工藝進(jìn)行創(chuàng)新，是必須要采取的措施。針對(duì)國(guó)內(nèi)大型鐵塔在選材方面存在的問題，也要合理規(guī)劃解決，同時(shí)用先進(jìn)的技術(shù)引導(dǎo)施工，可以有效保證工程質(zhì)量，也有利于提高工程的施工效率。因此，要加大Q420高強(qiáng)鋼的創(chuàng)新技術(shù)投入研究，提高輸電工程的鐵塔加工技術(shù)，實(shí)現(xiàn)我國(guó)的輸電線路設(shè)計(jì)技術(shù)和國(guó)際先進(jìn)技術(shù)相接軌。

（三）社會(huì)角度

Q420高強(qiáng)鋼在輸電線路鐵塔中焊接的應(yīng)用，從社會(huì)角度看，更有利于促進(jìn)電力工業(yè)的加快發(fā)展，實(shí)現(xiàn)輸電網(wǎng)路一體化進(jìn)程，也可以加快鋼材市場(chǎng)的發(fā)展進(jìn)度。電力公司進(jìn)行輸電線路鐵塔工作，目的是加快電網(wǎng)國(guó)內(nèi)一體化，便于管理操作。輸電線路鐵塔對(duì)Q420高強(qiáng)鋼的應(yīng)用，作為國(guó)內(nèi)性大型施工項(xiàng)目，需要的鋼材數(shù)量相對(duì)較多，這對(duì)鋼材市場(chǎng)來說，也是發(fā)展機(jī)遇。鋼材市場(chǎng)提供的Q420高強(qiáng)鋼，應(yīng)在保證鋼材質(zhì)量的基礎(chǔ)上，提供鋼材數(shù)量，取得經(jīng)濟(jì)效益。Q420高強(qiáng)鋼應(yīng)用在電力公司輸電線路鐵塔中的焊接工藝，可以有效節(jié)約工程成本，體現(xiàn)鐵塔加工的先進(jìn)技術(shù)，從側(cè)面也可以提高鋼材市場(chǎng)的發(fā)展，為社會(huì)的發(fā)展起到一定影響。

結(jié)語

對(duì)于Q420高強(qiáng)鋼輸電線路鐵塔中的焊接加工工程，要嚴(yán)格按照加工方案和鋼結(jié)構(gòu)質(zhì)量進(jìn)行施工工作。在鐵塔加工過程中，要注意合理利用新技術(shù)進(jìn)行加工，嚴(yán)格按照加工工藝規(guī)范和加工要求進(jìn)行鐵塔集中制作工作，對(duì)鐵塔加工過程進(jìn)行檢驗(yàn)工作時(shí)，要注意按照加工方案有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行檢驗(yàn)工作。對(duì)于加工過程中出現(xiàn)的問題，也要運(yùn)用先進(jìn)的技術(shù)裝備和技術(shù)人員，來解決問題，才有利于確保工程的質(zhì)量和進(jìn)度。

［1］任玉會(huì)，李鑫. Q460高強(qiáng)鋼在輸電線路鐵塔上的應(yīng)用研究［J］.吉林電力，2012，08（4）：28-31.

［2］趙連桂. Q420高強(qiáng)鋼在輸電線路鋼管塔工程中的應(yīng)用［J］.焊接工程技術(shù)應(yīng)用與推廣，2012，4（112）：35-43.

［3］韓鈺，徐德祿，楊建平，等. Q420高強(qiáng)鋼在特高壓輸電工程中的應(yīng)用［J］.電力建設(shè)，2009，4（30）：33-35.

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