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【摘 要】Q420钢具有承载能力强、强度高的特点，已经广泛应用于输电线路铁塔设计中。针对Q420钢加了如V、Nb、Ti等强烈碳化物形成元素，会对加工工艺造成影响。本文从钢材的机械加工、焊接工艺、弯曲变形等方面，分析探讨Q420高强钢在电力铁塔中的加工工艺。
【关键词】电力铁塔；Q420高强钢；加工工艺；分析探讨
随着电网建设的不断加强，塔重从单基重量1吨～2吨，发展到现在最大单基塔重约5999吨；塔高从几米发展到浙江舟山与内陆联网跨海工程跨越塔塔高约370米[1]。高强钢具有强度高、承载能力强的特点。采用Q420作铁塔的主材，不仅可以降低塔重，从经济上讲，使用Q420高强钢可以降低整体造价的7%～10%[2]。因此，高强钢在超高压或特高压的电网建设中具有广阔的应用前景。但由于Q420钢冶炼加了如V、Nb、Ti等强烈碳化物形成元素[3]，会对机械加工、焊缝性能、弯曲变形造成影响。为了保证的Q420高强钢的加工质量，作为铁塔制造企业必须对Q420高强钢的加工工艺进行探讨。
1.Q420高强钢机械加工工艺
1.1 Q420高强钢的理化性能
表1 低合金高强度结构钢Q420的化学性能
表2 低合金高强度结构钢Q420的力学性能
1.2 Q420高强钢机械加工要求
从Q420高强钢的理化性能表可知，Q420钢综合力学性能不佳，强度虽高，但韧性、塑性较低。焊接时，脆化倾向大。冷热加工性尚好，但缺口敏感性较大。因此业主对Q420钢的机械加工提出了要求， 构件几何尺寸、外观及允许偏差除满足《输电线路铁塔制造技术条件》（GB/T2694-2010）外，Q420钢的加工必须采用钻孔工艺， 角钢的下料通过带锯床来完成，目的是要通过钻孔来减弱缺口敏感性，来提高材料的使用机械性能。
1.3 Q420高强钢机械加工工艺试验
通过Q420高强钢在角钢数控钻孔生产线加工、角钢数控生产线加工、剪板机剪切等加工工艺试验，得出了下表。
表3 Q420高强钢的加工工艺情况表
2.Q420高强钢热矫正与热变形加工工艺
2.1热矫正与热变形加工方法
热矫正时应采用中性火焰加热，热矫正前应确定加热部位和矫正步骤。工件经一次热矫正后仍没有达到要求，不允许在原位置进行重复加热，加热温度在200℃～300℃范围内，严禁锤打和弯曲。热矫正一般采用点状加热或线状加热方法，点状加热点的直径根据板材的厚度确定，一般为10mm～30mm，加热点的间距根据变形量确定，一般应大于50mm。线状加热的加热线宽度应为钢板厚度的0.5～2倍，加热线之间的距离视工件的不平度确定，一般应大于50mm，加热时火焰应均匀移动。热矫正时加热温度不应超过900℃，热矫正后工件严禁强制冷却。在低温环境（0℃以下）进行热矫正时，加热部位应采取缓冷措施。
热变形加工前需按照图样等技术工艺文件对工件进行确认，制定工艺方案，热变形加工时应采用专用设备和工装模具。对钢板，当弯曲线方向与轧纹垂直时热变形加工时的最小曲率半径为1.5倍板厚，当弯曲线方向与轧纹平行时最小曲率半径为2倍板厚；对角钢，加工后边厚最薄处不得小于原厚度的75%。
2.2热矫正与热变形加工的质量检验
2.2.1热矫正件的质量检验
热矫正后的钢材表面，不应有明显的凹面或损伤，划痕深度不得大于0.5mm，且不应大于该钢材厚度允许负偏差的1/2。热矫正工件不允许出现表面裂纹缺陷。钢材热矫正后的允许尺寸偏差，应符合表4的规定。
表4 钢材矫正后的允许偏差 （mm）
2.2.2热变形加工件的质量检验
热变形加工后的钢材表面，不应有明显的凹面或（下转第86页）（上接第25页）损伤，划痕深度不得大于0.5mm，且不应大于该钢材厚度允许负偏差的1/2。热变形加工工件不允许出现表面裂纹缺陷。
3.Q420高强钢焊接加工工艺
3.1焊接加工基本要求
焊接Q420高强钢的焊工、质检人员、技术管理人员、无损检测人员，须经过国家授权的专业考核机构考核合格，其相应等级证书应在有效期内，按考核合格项目及权限从事相关工作。焊接设备及辅助设备应满足焊接规范参数的要求，施焊前必须先进行焊接工艺评定，工艺评定的相关检测试验应由具有国家技术质量监督部门认证资质的检测单位进行。
3.2焊接工艺方法
（1）如需要预热，可采用火焰加热局部预热的方式，并采用专用的测温仪测量。预热温度宜控制在50℃～80℃，在焊接过程中均应处于这一温度范围，预热宽度从对口中心开始，每侧不少于焊件厚度的3倍，且不少于100mm。
（2）按照焊接作业指导书布置焊层、焊道的顺序，每层每道焊缝焊接完毕后，应用砂轮机或钢丝刷等焊渣、飞溅等杂物清理干净后，方可焊接下一层。要求焊透双面焊接，单侧焊接后应用碳弧气刨清根，清根后应用砂轮修整刨槽。
（3）坡口制备宜采用机械方法加工。焊件在组对前应彻底清除焊接部位及周围10mm～15mm范围内氧化皮、油污、铁锈等杂物，直至露出金属光泽。定位焊所用焊接材料、焊接工艺应与正式焊接的材料、工艺相同。定位焊缝厚度不宜超过设计焊缝厚度的2/3，定位焊长度宜为30mm～50mm，间隔一般为500mm～600mm[3]。
4.结束语
Q420钢应用于输电线路铁塔中能降低工程的整体造价，但对铁塔加工企业提出了一个新的课题。针对Q420钢加了如V、Nb、Ti等强烈碳化物形成元素，与普通钢化学成分不同，因而加工工艺也不同。本文通过从钢材的机械加工、焊接工艺、弯曲变形等方面，分析了Q420高强钢在输电铁塔中的加工工艺，为铁塔制造提供经验的借鉴，具有指导的作用。
【参考文献】
[1]叶建云等.输电线路世界第一高塔钢管混泥土施工技术[J].电力建设，2010，（12）.
[2]何长华.输电线路铁塔用钢发展趋势[J].电力建设，2010，（1）.
[3]裘名早，朱建春.电力铁塔用Q420高强钢焊接性试验探讨[J].江西电力，2012，（3）.
[4]JGJ81-2002建筑钢结构焊接技术规程[S].北京：中国建筑工业出版社，2002.
【关键词】电力铁塔；Q420高强钢；加工工艺；分析探讨
随着电网建设的不断加强，塔重从单基重量1吨～2吨，发展到现在最大单基塔重约5999吨；塔高从几米发展到浙江舟山与内陆联网跨海工程跨越塔塔高约370米[1]。高强钢具有强度高、承载能力强的特点。采用Q420作铁塔的主材，不仅可以降低塔重，从经济上讲，使用Q420高强钢可以降低整体造价的7%～10%[2]。因此，高强钢在超高压或特高压的电网建设中具有广阔的应用前景。但由于Q420钢冶炼加了如V、Nb、Ti等强烈碳化物形成元素[3]，会对机械加工、焊缝性能、弯曲变形造成影响。为了保证的Q420高强钢的加工质量，作为铁塔制造企业必须对Q420高强钢的加工工艺进行探讨。
1.Q420高强钢机械加工工艺
1.1 Q420高强钢的理化性能
表1 低合金高强度结构钢Q420的化学性能
表2 低合金高强度结构钢Q420的力学性能
1.2 Q420高强钢机械加工要求
从Q420高强钢的理化性能表可知，Q420钢综合力学性能不佳，强度虽高，但韧性、塑性较低。焊接时，脆化倾向大。冷热加工性尚好，但缺口敏感性较大。因此业主对Q420钢的机械加工提出了要求， 构件几何尺寸、外观及允许偏差除满足《输电线路铁塔制造技术条件》（GB/T2694-2010）外，Q420钢的加工必须采用钻孔工艺， 角钢的下料通过带锯床来完成，目的是要通过钻孔来减弱缺口敏感性，来提高材料的使用机械性能。
1.3 Q420高强钢机械加工工艺试验
通过Q420高强钢在角钢数控钻孔生产线加工、角钢数控生产线加工、剪板机剪切等加工工艺试验，得出了下表。
表3 Q420高强钢的加工工艺情况表
2.Q420高强钢热矫正与热变形加工工艺
2.1热矫正与热变形加工方法
热矫正时应采用中性火焰加热，热矫正前应确定加热部位和矫正步骤。工件经一次热矫正后仍没有达到要求，不允许在原位置进行重复加热，加热温度在200℃～300℃范围内，严禁锤打和弯曲。热矫正一般采用点状加热或线状加热方法，点状加热点的直径根据板材的厚度确定，一般为10mm～30mm，加热点的间距根据变形量确定，一般应大于50mm。线状加热的加热线宽度应为钢板厚度的0.5～2倍，加热线之间的距离视工件的不平度确定，一般应大于50mm，加热时火焰应均匀移动。热矫正时加热温度不应超过900℃，热矫正后工件严禁强制冷却。在低温环境（0℃以下）进行热矫正时，加热部位应采取缓冷措施。
热变形加工前需按照图样等技术工艺文件对工件进行确认，制定工艺方案，热变形加工时应采用专用设备和工装模具。对钢板，当弯曲线方向与轧纹垂直时热变形加工时的最小曲率半径为1.5倍板厚，当弯曲线方向与轧纹平行时最小曲率半径为2倍板厚；对角钢，加工后边厚最薄处不得小于原厚度的75%。
2.2热矫正与热变形加工的质量检验
2.2.1热矫正件的质量检验
热矫正后的钢材表面，不应有明显的凹面或损伤，划痕深度不得大于0.5mm，且不应大于该钢材厚度允许负偏差的1/2。热矫正工件不允许出现表面裂纹缺陷。钢材热矫正后的允许尺寸偏差，应符合表4的规定。
表4 钢材矫正后的允许偏差 （mm）
2.2.2热变形加工件的质量检验
热变形加工后的钢材表面，不应有明显的凹面或（下转第86页）（上接第25页）损伤，划痕深度不得大于0.5mm，且不应大于该钢材厚度允许负偏差的1/2。热变形加工工件不允许出现表面裂纹缺陷。
3.Q420高强钢焊接加工工艺
3.1焊接加工基本要求
焊接Q420高强钢的焊工、质检人员、技术管理人员、无损检测人员，须经过国家授权的专业考核机构考核合格，其相应等级证书应在有效期内，按考核合格项目及权限从事相关工作。焊接设备及辅助设备应满足焊接规范参数的要求，施焊前必须先进行焊接工艺评定，工艺评定的相关检测试验应由具有国家技术质量监督部门认证资质的检测单位进行。
3.2焊接工艺方法
（1）如需要预热，可采用火焰加热局部预热的方式，并采用专用的测温仪测量。预热温度宜控制在50℃～80℃，在焊接过程中均应处于这一温度范围，预热宽度从对口中心开始，每侧不少于焊件厚度的3倍，且不少于100mm。
（2）按照焊接作业指导书布置焊层、焊道的顺序，每层每道焊缝焊接完毕后，应用砂轮机或钢丝刷等焊渣、飞溅等杂物清理干净后，方可焊接下一层。要求焊透双面焊接，单侧焊接后应用碳弧气刨清根，清根后应用砂轮修整刨槽。
（3）坡口制备宜采用机械方法加工。焊件在组对前应彻底清除焊接部位及周围10mm～15mm范围内氧化皮、油污、铁锈等杂物，直至露出金属光泽。定位焊所用焊接材料、焊接工艺应与正式焊接的材料、工艺相同。定位焊缝厚度不宜超过设计焊缝厚度的2/3，定位焊长度宜为30mm～50mm，间隔一般为500mm～600mm[3]。
4.结束语
Q420钢应用于输电线路铁塔中能降低工程的整体造价，但对铁塔加工企业提出了一个新的课题。针对Q420钢加了如V、Nb、Ti等强烈碳化物形成元素，与普通钢化学成分不同，因而加工工艺也不同。本文通过从钢材的机械加工、焊接工艺、弯曲变形等方面，分析了Q420高强钢在输电铁塔中的加工工艺，为铁塔制造提供经验的借鉴，具有指导的作用。
【参考文献】
[1]叶建云等.输电线路世界第一高塔钢管混泥土施工技术[J].电力建设，2010，（12）.
[2]何长华.输电线路铁塔用钢发展趋势[J].电力建设，2010，（1）.
[3]裘名早，朱建春.电力铁塔用Q420高强钢焊接性试验探讨[J].江西电力，2012，（3）.
[4]JGJ81-2002建筑钢结构焊接技术规程[S].北京：中国建筑工业出版社，2002.