Q420高強鋼在輸電線路鐵塔中的焊接應用

李植長

（福建省送變電工程有限公司，福建 福州 350000）

Q420高強鋼在輸電線路鐵塔中的焊接應用

李植長

（福建省送變電工程有限公司，福建 福州 350000）

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

Q420高強鋼；輸電線路；焊接應用

為了輸電線路的安全工作和維護工作的安全運行，電網公司對輸電線路建設進行合理規劃，以達到有效減少輸電線路工程中的鋼材消耗量和節約工程成本的目的，進而提高輸電線路建設的工作效率和經濟效益。但是輸電線路建設工程，又受地質地貌的制約，為了有效地進行輸電線路建設工作，輸電線路在選材上應更傾向于Q420高強鋼這種新材料。Q420高強鋼在輸電線路鐵塔上的應用，可以有效降低資源消耗和節約建筑成本，對實施輸電線路的使用期限也有積極影響。

表1　

一、Q420高強鋼的應用

美國電網公司在輸電線路鐵塔施工中，運用ASTM S572 65ksi鋼作為主要受力構件的原材料；日本電網公司進行輸電線路鐵塔施工過程中，采用AM520鋼作為主要受力構件的原材料；而國內電網公司在進行輸電線路鐵塔施工過程時，采用Q420鋼作為主要受力構件。對于這3種原材料進行綜合對比：ASTM S572 65ksi鋼的屈服強度是460MPa～520MPa，AM520鋼的屈服強度是520MPa，Q420鋼的屈服強度是420MPa。由此可見，和發達國家相比，國內電網公司使用鋼材原材料的屈服強度偏低，電網建設工程中使用的材料技術還有差距。

對國內工業生產技術和要求而言，Q420鋼是目前國內生產質量較好的鋼材原料。在對Q420鋼進行創新的基礎上，研制的Q420高強鋼相對來說，在屈服強度等各方面都有所增強。對Q420高強鋼的使用，經過合理的工藝技術，可以達到目前電網公司輸電線路鐵塔施工工程的要求，同時適當的工藝措施也有利于保證工程質量和延長使用期限。

表2　Q420高強鋼的含碳量表

二、焊接性分析

（一）化學角度

鋼的焊接性與原材料的化學成分存在一定的關系，其中和碳含量的關系最大。如果鋼的含碳量很大，那么鋼的焊接性就會容易產生淬硬組織和冷裂紋等現象；如果增加鋼的合金元素，鋼的焊接性也會比較容易產生淬硬組織和冷裂紋等現象。另外，合金元素可以轉化為成碳含量，用碳含量來判斷鋼的焊接性非常恰當，見表1。這是某鋼廠生產的兩種不同級別的Q420鋼，把表中數據進行對比，可以看出B級的Q420鋼含碳量較高。但是因為生產廠家和鋼材厚度的不同，含碳量也會不同，具體數據見表2。

由此可見：Q420高強鋼的含碳量和公稱厚度或直徑有關。

（二）焊接工藝

1. 焊接工藝重點

對于焊接線能量，這是焊接工藝首要控制的重點，應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過快，產生淬硬組織和冷裂紋的現象；如果焊接線能量過大，就會造成熱力影響區晶粒過大，焊接殘余應力變大，焊接變形嚴重。對此，應合理地減少焊接縫隙和焊腳規模，適當控制熔敷金屬量，有效減少熱力輸入值。對于熔敷金屬厚度，焊接接頭工作時，應該運用多層多道的焊接工藝，運用這種施工工藝時，對每層的焊道要保持在5mm的控制范圍以內，對每兩層進行清氫處理工作。有效減少焊縫中氫的含量，減少焊接殘余應力過大的問題。對于匹配的焊接材料選擇問題，要注意結合焊接接頭強度和主材料的強度，合理控制二者的結合。對接頭的強度超過主材料的強度時，就會出現內應力過大的現象，進而減少接頭的穩定性；如果接頭的強度和主材料的強度相比，太低時，焊接結構會因接頭強度過低，達不到施工要求，出現安全事故。

2. 焊接技術

對Q420高強鋼的焊接技術，要針對不同構件合理選擇焊接技術，對焊接技術在實際操作中的應用，可以適當采用橫焊和立焊等不同的焊接技術。選擇恰當的焊接技術，有利于焊接工作的正常運行和保證焊接效率。在焊接工作開始前，應對焊接構件，進行預熱處理。進行預熱處理時，不需要太高的溫度，只要使構件溫度達到150℃就可以。對構件進行預熱處理，可以有效提高焊接效率。在構件預熱處理后，焊接工藝也要依靠相關參數才可以展開焊接工作。Q420高強鋼在輸電線路鐵塔中的焊接，對焊接接頭的要求比較高，選擇多層焊接的方法，可以有效預防焊接熱量過大影響接頭的焊接應力，也可以提高接頭的韌性和抗彎曲度。

三、Q420高強鋼應用在輸電線路鐵塔中焊接的意義。

（一）經濟角度

Q420高強鋼的施工工藝在鋼材的施工工藝中，國內處于先進水平，因此Q420高強鋼在電力公司輸電線路鐵塔焊接中應用得十分廣泛。Q420高強鋼相對其他種類的鋼材，在強度和承載力等方面，優勢更加明顯。Q420高強鋼應用在輸電線路鐵塔中的焊接，也有利于減少建設施工工程的鋼材原材料用量，可以有效地節約建設成本，同時也可以確保施工工程的質量。

（二）技術角度

Q420高強鋼在輸電線路鐵塔中焊接的應用，在國內屬于先進技術，但是與發達國家在輸電線路中鋼材的應用，相差很明顯。因此要提高國內焊接水平，借鑒外國經驗，對Q420高強鋼的焊接工藝進行創新，是必須要采取的措施。針對國內大型鐵塔在選材方面存在的問題，也要合理規劃解決，同時用先進的技術引導施工，可以有效保證工程質量，也有利于提高工程的施工效率。因此，要加大Q420高強鋼的創新技術投入研究，提高輸電工程的鐵塔加工技術，實現我國的輸電線路設計技術和國際先進技術相接軌。

（三）社會角度

Q420高強鋼在輸電線路鐵塔中焊接的應用，從社會角度看，更有利于促進電力工業的加快發展，實現輸電網路一體化進程，也可以加快鋼材市場的發展進度。電力公司進行輸電線路鐵塔工作，目的是加快電網國內一體化，便于管理操作。輸電線路鐵塔對Q420高強鋼的應用，作為國內性大型施工項目，需要的鋼材數量相對較多，這對鋼材市場來說，也是發展機遇。鋼材市場提供的Q420高強鋼，應在保證鋼材質量的基礎上，提供鋼材數量，取得經濟效益。Q420高強鋼應用在電力公司輸電線路鐵塔中的焊接工藝，可以有效節約工程成本，體現鐵塔加工的先進技術，從側面也可以提高鋼材市場的發展，為社會的發展起到一定影響。

結語

對于Q420高強鋼輸電線路鐵塔中的焊接加工工程，要嚴格按照加工方案和鋼結構質量進行施工工作。在鐵塔加工過程中，要注意合理利用新技術進行加工，嚴格按照加工工藝規范和加工要求進行鐵塔集中制作工作，對鐵塔加工過程進行檢驗工作時，要注意按照加工方案有關數據進行檢驗工作。對于加工過程中出現的問題，也要運用先進的技術裝備和技術人員，來解決問題，才有利于確保工程的質量和進度。

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

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

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

TM726

A