高強(qiáng)鋼在輸電鐵塔中的應(yīng)用

文/張?jiān)平?中國(guó)電力工程顧問(wèn)集團(tuán)東北電力設(shè)計(jì)院有限公司 吉林長(zhǎng)春 130021

高強(qiáng)鋼在輸電鐵塔中的應(yīng)用

文/張?jiān)平?中國(guó)電力工程顧問(wèn)集團(tuán)東北電力設(shè)計(jì)院有限公司 吉林長(zhǎng)春 130021

高強(qiáng)鋼是一種低合金高強(qiáng)度鋼材材料，在輸電線路鐵塔建設(shè)中具有較高的承載能力，不僅經(jīng)濟(jì)實(shí)用，而且是一種有效的節(jié)能環(huán)保鋼材材料，下面本文就高強(qiáng)鋼在輸電鐵塔中的應(yīng)用進(jìn)行詳細(xì)分析，內(nèi)容如下。

高強(qiáng)鋼；輸電鐵塔；應(yīng)用

高強(qiáng)鋼在輸電線路鐵塔建設(shè)中的應(yīng)用率，隨著國(guó)家社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，電力工程要求的不斷完善和提高逐漸升高。傳統(tǒng)的輸電鐵塔主要應(yīng)用一些傳統(tǒng)鋼材，如Q235、Q345等鋼材，不僅在建設(shè)中的使用數(shù)量大、資金耗費(fèi)高，而且不利于節(jié)能環(huán)保，安全性有待提高。而高強(qiáng)鋼主要應(yīng)用Q420、Q460等高強(qiáng)度鋼材，其不僅具有較強(qiáng)的壓力承載能力，而且具有抗彎、抗壓、抗拉及抗剪等特點(diǎn)，工程建設(shè)中使用的數(shù)量較傳統(tǒng)明顯減少，可有效降低工程資金費(fèi)用，在電力工程建設(shè)中有重要的使用意義。

1、高強(qiáng)鋼材料的特點(diǎn)

就傳統(tǒng)Q345鋼材材料與Q420高強(qiáng)鋼材料的參數(shù)及強(qiáng)度進(jìn)行對(duì)比，Q345鋼材材料直徑小于16mm的材料，其抗拉能力為310mpa，抗壓、抗彎能力為310 mpa，抗剪能力為180 mpa，承壓能力為510 mpa，而Q420高強(qiáng)鋼材料小于16mm的材料，其抗拉能力為380mpa，抗壓、抗彎能力為380 mpa，抗剪能力為220 mpa，承壓能力為560 mpa，其各項(xiàng)比值均明顯優(yōu)于傳統(tǒng)鋼材材料，而且像直徑在7至35mm、36-50mm等的高強(qiáng)鋼材料，其各項(xiàng)設(shè)計(jì)值的承受力均高于同等厚度的傳統(tǒng)鋼材，且Q460高強(qiáng)鋼的承受能力較Q420高強(qiáng)鋼的還高，更明顯優(yōu)于傳統(tǒng)鋼材。這樣在工程鐵塔建設(shè)中，高強(qiáng)鋼不僅可以避免傳統(tǒng)鋼材用料多的情況，降低費(fèi)用，而且可以確保使用的安全性。

2、高強(qiáng)鋼的技術(shù)應(yīng)用

2.1高強(qiáng)鋼熱處理

高強(qiáng)鋼的材質(zhì)為低合金鋼材，使用的條件需要在熱軋、正火或正火加回火情況下進(jìn)行，鋼材結(jié)構(gòu)由鐵素體及少量珠光體構(gòu)成，為產(chǎn)生熱力學(xué)性能，可以將高強(qiáng)鋼先進(jìn)行淬火形成低馬氏體之后，再利用高溫回火形成低碳回火索式體結(jié)構(gòu)，有利于操作的進(jìn)行。

2.2焊接技術(shù)

高強(qiáng)鋼由于具備在室內(nèi)溫度下進(jìn)行控制的特點(diǎn)，所以可在焊接前不預(yù)熱；焊接技術(shù)目前主要采用半自動(dòng)混合氣體保護(hù)焊，實(shí)際操作中根據(jù)高強(qiáng)鋼結(jié)構(gòu)要求適時(shí)給予相應(yīng)焊接即可；焊接時(shí)要注意規(guī)定的高強(qiáng)鋼焊接電流、電壓、速率等進(jìn)行，可確保焊接工藝的韌性與質(zhì)量。

2.3高強(qiáng)鋼制彎質(zhì)量控制

輸電鐵塔壓桿的制彎中，需要依照工程設(shè)計(jì)圖紙或相關(guān)文件進(jìn)行，可采取冷彎、均勻熱彎或不均勻加熱制彎等方法進(jìn)行制彎，冷彎環(huán)境比較適宜，可在室溫內(nèi)進(jìn)行；均勻熱彎需將熱度升高至900至1000攝氏度進(jìn)行；不均勻加熱的使用多在比要情況下進(jìn)行，包括割炬或割嘴烘烤制彎等。制彎完成以后要加強(qiáng)不足的檢測(cè)，形成文件性檢測(cè)報(bào)告留以備用。同時(shí)高強(qiáng)鋼在制彎后要加強(qiáng)保溫緩冷的操作。

3、高強(qiáng)鋼在輸電鐵塔中應(yīng)用的原則

輸電線路鐵塔的建立中，鐵塔壓桿的受壓力量超過(guò)95%的力壓在壓桿上，受壓桿的長(zhǎng)細(xì)結(jié)構(gòu)直接影響承載力的大小。同時(shí)考慮高強(qiáng)鋼的穩(wěn)定系數(shù)，鐵塔建設(shè)中應(yīng)按照相關(guān)原則進(jìn)行，首先要是由壓桿受到強(qiáng)度影響和控制，則需要加強(qiáng)角鋼強(qiáng)度的設(shè)計(jì)；若穩(wěn)定性決定壓桿受重，那么穩(wěn)定性越高，壓桿強(qiáng)度要越低，長(zhǎng)細(xì)就越小，這樣高強(qiáng)鋼的承載力會(huì)加強(qiáng)，反之則其強(qiáng)度會(huì)下降，所以要全面考慮鐵塔與施工經(jīng)費(fèi)等各方面因素，鐵塔建設(shè)中受壓的受拉結(jié)構(gòu)和長(zhǎng)細(xì)的對(duì)比不應(yīng)超過(guò)80，構(gòu)件長(zhǎng)細(xì)比較的比例低于40的話便應(yīng)用強(qiáng)度控制。在輸電鐵塔的建設(shè)中，為不浪費(fèi)高強(qiáng)鋼材料，或造成大材小用的情況，一般受重力、受拉力的部位應(yīng)用高強(qiáng)鋼，像鐵塔的塔身、橫杠、地線支架拉桿或?qū)У鼐€拉線角鋼等部位均使用高強(qiáng)鋼，這樣有效地選擇使用部位，可以更有效體現(xiàn)高強(qiáng)鋼的優(yōu)勢(shì)作用。

4、高強(qiáng)鋼在輸電鐵塔中的應(yīng)用意義

4.1經(jīng)濟(jì)效益

由于高強(qiáng)鋼具有強(qiáng)度更高、承受壓力更重、抗彎、抗壓等特點(diǎn)，在工程中使用高強(qiáng)鋼則不僅節(jié)省用料，而且節(jié)約支出。比如某工程中使用Q345鋼材建設(shè)的塔型為JG2、JG3、DG型塔，其應(yīng)用的鋼量分別為593.98至605.08噸、60.53至92.21噸、120.08噸，而采用Q420高強(qiáng)鋼建設(shè)的同樣塔型，相應(yīng)使用的重量分別為555.12噸、84.6噸和109.16噸，使用Q420高強(qiáng)鋼相比Q345鋼節(jié)省的重量依次分別為38.86至49.96噸、5.92至7.61噸、10.92噸，使塔的重量明顯下降了近10%或超過(guò)10%的幅度，而且承載的負(fù)荷和比較強(qiáng)，說(shuō)明了高強(qiáng)鋼在輸電鐵塔應(yīng)用中，具有節(jié)省鋼材原料、降低塔型重量、節(jié)約經(jīng)費(fèi)等優(yōu)點(diǎn)，不僅提高了輸電線路鐵塔的質(zhì)量，而且有效控制了經(jīng)濟(jì)費(fèi)用。

4.2其他現(xiàn)實(shí)意義

4.2.1體現(xiàn)高強(qiáng)鋼應(yīng)用的先進(jìn)性

我國(guó)當(dāng)前輸電線路應(yīng)用的鐵塔材料還具有一定的受限性，較國(guó)外的技術(shù)應(yīng)用還具有一定距離，但高強(qiáng)鋼的使用，是一項(xiàng)新的、具有可行性和顯著特點(diǎn)的應(yīng)用方案。高強(qiáng)鋼具有抗壓、抗彎、抗剪、抗拉等特點(diǎn)，同時(shí)可節(jié)省材料應(yīng)用數(shù)量，簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，加強(qiáng)負(fù)荷承載等能力，應(yīng)用到輸電鐵塔建設(shè)中，可以提高我國(guó)輸電線路建設(shè)材料的技術(shù)水平，加強(qiáng)輸電鐵桿先進(jìn)技術(shù)設(shè)計(jì)理念的提高，實(shí)現(xiàn)我國(guó)輸電工程技術(shù)的先進(jìn)性，從而為我國(guó)進(jìn)一步提高了輸電鐵塔施工競(jìng)標(biāo)的水準(zhǔn)，跟進(jìn)國(guó)際輸電鐵塔建設(shè)水平，提高競(jìng)爭(zhēng)能力。

4.2.2加強(qiáng)行業(yè)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)社會(huì)整體發(fā)展效益

對(duì)高強(qiáng)鋼的應(yīng)用目前使用量較大的用戶(hù)是電力部門(mén)，電力在輸電線路應(yīng)用中擴(kuò)大了高強(qiáng)鋼的使用率，對(duì)鋼材市場(chǎng)的發(fā)展是一種巨大的促進(jìn)作用，同時(shí)對(duì)高強(qiáng)鋼質(zhì)量的要求也會(huì)逐漸提高，進(jìn)而加強(qiáng)了鐵塔建設(shè)質(zhì)量的提高效率，同時(shí)也促使鋼材市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展效率，有效降低了電力建設(shè)資金耗費(fèi)率。從整體社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益講，不僅促進(jìn)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)的循環(huán)發(fā)展，促進(jìn)行業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展，而且實(shí)現(xiàn)了社會(huì)全面發(fā)展的效益。

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