输电线路铁塔制造用钢与加工焊接技术

摘要：本文笔者根据多年的工作经验，结合实践介绍了输电铁塔用钢，直缝焊管、带颈法兰的现状及存在问题；同时对输电线路铁塔加工过程中可能存在的焊接问题进行探讨，对输电线路铁塔加工焊接问题的影响因素进行探讨，得出相应的焊接质量控制措施，用以提高输电线路铁塔的质量，供大家参考。
关键词：高压输电铁塔；铁塔用角钢；加工焊接；

一输电铁塔用钢
1铁塔用角钢概况
随着我国电力系统电网全面升级改造,高压线路铁塔用钢仍然以角钢为主，铁塔角钢需求量不断增加, 市场需求前景依然广阔。高压线路铁塔的塔型设计与钢铁生产状况密切相关．钢材材质和规格的用钢重要标准系B／T706—2008《热轧型钢》、YB／T 4163—2007《铁塔用热轧角钢》。但目前的钢材生产的实际生产能力没有达到需求的水平。现用材质最高等级系Q690E，等边角钢最大规格系250mm×250mm×35mm，角钢正向高强度，大规格方向发展。
这些年来在国家电网公司的积极推动下，Q460B、Q460C角钢在试点工程得与推广，Q420B角钢得到了大规模的应用，收到不错的社会经济效益。
从总体来看，现阶段我国输电铁塔用角钢材质常用Q420B、Q235、BQ345B、等级，而型号以20#以下角钢质量比较稳定。Q420C、20#及以上规格等级的角钢质量稳定性有待提高。

2 存在的问题

标准方面，现有角钢规格不全，如25#大规格角钢中缺少铁塔最常用的22mm厚度；从角钢的尺寸偏差上，存在大规格角钢肢宽偏差较大，小尺寸角钢厚度偏差较大的问题；在重量偏差、弯曲度等方面也不能满足输电铁塔的加工要求。
规格方面，从理论上讲，规格越多所选规格就越经济。但由于市场需求量小，导致很多规格角钢采购困难，在设计或加工时不得不以大代小，导致塔重增加，也造成一定的浪费。
质量方面，高强角钢及大规格角钢，生产质量不稳定，主要表现为强度与冲击性能难以同时达标，离散度大。此外，大规格角钢表面质量较差，易出现裂纹、氧化铁皮压入和酸洗裂纹等缺陷，弯曲度及外形也难以满足要求。

3 输电铁塔用直缝焊管与带颈法兰

直缝焊管与带颈法兰是输电线路钢管塔的主要受力部件。过去钢管塔主要用于输电线路的大跨越，与钢管连接的法兰不是带颈法兰，而是采用平板带筋法兰，这种结构的钢管塔焊接工作量大，焊接残余应力大，构件变形不易控制，加工效率低，外形观感差，因而新设计的钢管塔中广泛应用了带颈法兰。
材质方面，目前直缝焊管与带颈法兰用钢仍以Q345B为主，少量工程采用了Q420B、Q420C级钢。但我国幅员辽阔，受冬季气温影响，更高强度等级和质量等级的钢材也会逐渐得到应用。
3．1直缝焊管
输电铁塔用直缝焊管一股采用高频焊工艺或埋弧焊工艺生产。
高频直缝焊昔是通过高额焊接机将一定规格的长条形钢带卷成管状井将对接边缘以不带填充盘属焊接而成。高额焊管不填充焊接材抖，无焊接飞溅．焊接热影响区窄．生产效率可达20m／min。目前高频焊管最大加工直径610mm。厚度3—20mm．用于输电线路钢管塔用高频直缝焊管直径一般小于或等于426mm，埋弧直缝焊管主要是通过钢带或铜板采用u—O—E或J—c—O—E成型工艺，通过埋弧焊工艺焊接而成。其特点是焊缝质量高．应力分布均匀，规格范围太。目前我国最大生产直径选1829mm，最大厚度44mm，输电铁塔用埋弧焊管直径一般大于426mm。部分铁塔制造企业也具备生产埋弧焊管的能力。

3.2带颈法兰

带颈法兰主要用于风电塔架．电力、石油、化工流体管道的连接．在输电铁塔上刚开始应用。对于大型带颈法兰一般经过锻坯、碾环整形、机加工得到．小规格法兰一般经由模锻、机加工成型，其生产的关键环节在于钢坯选择、锻造及热处理过程。

3.3直缝焊管与带颈法兰生产中的问题

标准方面，目前我国没有专门用于输电铁塔的焊管，法兰技术标准，由于钢管塔受力状况、运行环境、设计要求等与管线钢、流体法兰有明显差别，在国家电网公司推动下．2009年12月颁布了企业标准Q／GDW384-2009《输电线路钢管塔加工技术规程》，在其附录中对铁塔用直缝焊管、带颈法兰，平板法兰、8 8级高强螺栓等做出了具体规定。
直缝焊管方面．目前我国Q345B级输电铁塔用直缝焊管产品质量比较稳定，但Q420及以上等级的焊管质量不稳定，主要表现为：不同生产厂家、不同批次钢管管体强度值波动较大．冲击功较分散：焊缝冲击功虽然合格，但较母材有较大幅度的下降：对高强度埋弧焊管．焊接材料的选用较为棍乱．
带颈法兰方面．由于法兰用钢坯目前一般按GB／TL591供货．在没有特殊要求时．钢厂对各元素的成分控制有较大的自主权。特别是对高强度带颈法兰．不同批次的钢坯．热处理后的性能差别较大，成品率低。总体看．我国输电铁塔用高强度、高质量等级的直缝焊管、带颈法兰的实际生产能力有限。

二、输电铁塔焊接技术

1焊接常见问题
焊接是通过加热或加压，或者两者并用，使工件达到永久结合的一种方法。采用焊接方法连接的接头统称为焊接接头，它是由焊缝金属、熔合区和热影响区3个部分组成。角钢输电铁塔的焊接件主要是塔座、连接板及挂线板、挂线角钢等；四柱钢管塔的焊接件主要有管与法兰的连接，塔座、管与“u”形插板的连接等；焊接接头的主要形式为“T”型焊缝连接方式。受焊接材料、焊接环境、焊接工人技术水平的影响，焊接接头不可避免地存在部分焊接常见问题。焊接常见问题是指焊接过程中产生的不符合标准要求的缺陷，焊接缺陷现象的种类繁多。
1．1焊接裂纹
裂纹是铁塔焊接中最常见的一种严重缺陷。焊接裂纹主要为冷裂纹（如氢致裂纹、层状撕裂等）、热裂纹（如结晶裂纹、液化裂纹等）。导致构件的断裂是焊接裂纹的最大危害。严格控制焊接裂纹的出现是输电铁塔加工中的关键，。

1.2夹渣

夹渣是非金属固体物质残留于焊缝金属中的现象，夹杂物出现在熔焊过程中。夹渣会影响焊接的连接强度、抗冲击性及冷弯性能等，对焊缝的力学性能的影响和危害最为集中的特别是尖锐形的夹渣。

1.3咬边

咬边是指沿焊趾的母材部位产生沟槽或缺陷，它是由于焊接时由于熔敷金属未完全覆盖在母材的已熔化部分，超出焊接工艺质量标准要求的咬边将削弱接头强度，导致结构件的破坏，主要表现在咬边会减少构件承载的有效截面积。

1.4未焊透及未熔合

对焊接来说，未焊透和未熔合较为经常见的。未焊透是焊接时接头根部未完全熔透的现象，也就是焊件的间隙或钝边未被熔化而留下的间隙，或是母材金属之间没有熔化，焊缝熔敷金属没有进入接头的根部造成的缺陷。未焊透削减了焊缝的有用截面积，使焊接接头的强度下降;因未焊透惹起的应力集中严峻降低焊缝的委靡强度;未焊透能够成为裂纹源，然后形成堆焊缝的毁坏。未熔合是一种面积型缺陷，坡口侧未熔合和根部未熔合分明削减了承载截面积，应力集中也较为严重，其危害较严重。

1.5气孔

气孔是指焊接时，熔池中的气泡在凝固时未能逸出而残留下来所形成的空穴。气孔可分为条虫状气孔、针孔、柱孔，按分布可分为密集气孔，链孔等。由

摘自：学年论文范文www.udooo.com

于气孔的存在，使焊缝的有效截面减小，过大的气孔会降低焊缝的强度，破坏焊缝金属的致密性。