高強鋼在輸電鐵塔中的應用

文/張云健 中國電力工程顧問集團東北電力設計院有限公司 吉林長春 130021

高強鋼在輸電鐵塔中的應用

文/張云健 中國電力工程顧問集團東北電力設計院有限公司 吉林長春 130021

高強鋼是一種低合金高強度鋼材材料，在輸電線路鐵塔建設中具有較高的承載能力，不僅經濟實用，而且是一種有效的節能環保鋼材材料，下面本文就高強鋼在輸電鐵塔中的應用進行詳細分析，內容如下。

高強鋼；輸電鐵塔；應用

高強鋼在輸電線路鐵塔建設中的應用率，隨著國家社會經濟的發展，電力工程要求的不斷完善和提高逐漸升高。傳統的輸電鐵塔主要應用一些傳統鋼材，如Q235、Q345等鋼材，不僅在建設中的使用數量大、資金耗費高，而且不利于節能環保，安全性有待提高。而高強鋼主要應用Q420、Q460等高強度鋼材，其不僅具有較強的壓力承載能力，而且具有抗彎、抗壓、抗拉及抗剪等特點，工程建設中使用的數量較傳統明顯減少，可有效降低工程資金費用，在電力工程建設中有重要的使用意義。

1、高強鋼材料的特點

就傳統Q345鋼材材料與Q420高強鋼材料的參數及強度進行對比，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，其各項比值均明顯優于傳統鋼材材料，而且像直徑在7至35mm、36-50mm等的高強鋼材料，其各項設計值的承受力均高于同等厚度的傳統鋼材，且Q460高強鋼的承受能力較Q420高強鋼的還高，更明顯優于傳統鋼材。這樣在工程鐵塔建設中，高強鋼不僅可以避免傳統鋼材用料多的情況，降低費用，而且可以確保使用的安全性。

2、高強鋼的技術應用

2.1高強鋼熱處理

高強鋼的材質為低合金鋼材，使用的條件需要在熱軋、正火或正火加回火情況下進行，鋼材結構由鐵素體及少量珠光體構成，為產生熱力學性能，可以將高強鋼先進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構，有利于操作的進行。

2.2焊接技術

高強鋼由于具備在室內溫度下進行控制的特點，所以可在焊接前不預熱；焊接技術目前主要采用半自動混合氣體保護焊，實際操作中根據高強鋼結構要求適時給予相應焊接即可；焊接時要注意規定的高強鋼焊接電流、電壓、速率等進行，可確保焊接工藝的韌性與質量。

2.3高強鋼制彎質量控制

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

3、高強鋼在輸電鐵塔中應用的原則

輸電線路鐵塔的建立中，鐵塔壓桿的受壓力量超過95%的力壓在壓桿上，受壓桿的長細結構直接影響承載力的大小。同時考慮高強鋼的穩定系數，鐵塔建設中應按照相關原則進行，首先要是由壓桿受到強度影響和控制，則需要加強角鋼強度的設計；若穩定性決定壓桿受重，那么穩定性越高，壓桿強度要越低，長細就越小，這樣高強鋼的承載力會加強，反之則其強度會下降，所以要全面考慮鐵塔與施工經費等各方面因素，鐵塔建設中受壓的受拉結構和長細的對比不應超過80，構件長細比較的比例低于40的話便應用強度控制。在輸電鐵塔的建設中，為不浪費高強鋼材料，或造成大材小用的情況，一般受重力、受拉力的部位應用高強鋼，像鐵塔的塔身、橫杠、地線支架拉桿或導地線拉線角鋼等部位均使用高強鋼，這樣有效地選擇使用部位，可以更有效體現高強鋼的優勢作用。

4、高強鋼在輸電鐵塔中的應用意義

4.1經濟效益

由于高強鋼具有強度更高、承受壓力更重、抗彎、抗壓等特點，在工程中使用高強鋼則不僅節省用料，而且節約支出。比如某工程中使用Q345鋼材建設的塔型為JG2、JG3、DG型塔，其應用的鋼量分別為593.98至605.08噸、60.53至92.21噸、120.08噸，而采用Q420高強鋼建設的同樣塔型，相應使用的重量分別為555.12噸、84.6噸和109.16噸，使用Q420高強鋼相比Q345鋼節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10%的幅度，而且承載的負荷和比較強，說明了高強鋼在輸電鐵塔應用中，具有節省鋼材原料、降低塔型重量、節約經費等優點，不僅提高了輸電線路鐵塔的質量，而且有效控制了經濟費用。

4.2其他現實意義

4.2.1體現高強鋼應用的先進性

我國當前輸電線路應用的鐵塔材料還具有一定的受限性，較國外的技術應用還具有一定距離，但高強鋼的使用，是一項新的、具有可行性和顯著特點的應用方案。高強鋼具有抗壓、抗彎、抗剪、抗拉等特點，同時可節省材料應用數量，簡化結構，加強負荷承載等能力，應用到輸電鐵塔建設中，可以提高我國輸電線路建設材料的技術水平，加強輸電鐵桿先進技術設計理念的提高，實現我國輸電工程技術的先進性，從而為我國進一步提高了輸電鐵塔施工競標的水準，跟進國際輸電鐵塔建設水平，提高競爭能力。

4.2.2加強行業發展，實現社會整體發展效益

對高強鋼的應用目前使用量較大的用戶是電力部門，電力在輸電線路應用中擴大了高強鋼的使用率，對鋼材市場的發展是一種巨大的促進作用，同時對高強鋼質量的要求也會逐漸提高，進而加強了鐵塔建設質量的提高效率，同時也促使鋼材市場經濟的發展效率，有效降低了電力建設資金耗費率。從整體社會經濟效益講，不僅促進的社會經濟的循環發展，促進行業的穩定發展，而且實現了社會全面發展的效益。

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