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输电线路铁塔制造工艺规程
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　　摘要：在电力铁塔的厚板焊接中，层状撕裂是一种低温脆性断裂，在焊接厚度大于40mm 的钢板十字型接头、T 型接头和角接接头时，比较容易产生此现象。本文研究了电力铁塔厚板焊接中层状撕裂问题，对层状撕裂产生的机理进行了分析，编制了防止层状撕裂焊接工艺方案，对电力铁塔厚板焊接中层状撕裂问题有一定的指导作用。
　　关键词：电力铁塔；厚板；焊接工艺
　　1.原材料工艺控制
　　1.1 选择合格的钢材首先，电力铁塔中使用到的厚板钢材Q345B 钢应保证其硫含量&0.04%、磷含量&0.04%。原材料进厂复验过程中，对钢板的硫、磷含量需进行严格的检验，硫与磷含量的实测值应低于标准要求的1/2。此外，应逐块对厚板原材料进行无损检测，检查其板内有无夹层。
　　1.2 下料切割的工艺控制厚板切割的质量直接影响后续结构组装的质量，由于端面厚，切割的尺寸影响坡口尺寸，若坡口角度较大，则易导致精度超差，造成焊缝间隙、坡口角度偏大，加大焊接工作量；坡口角度偏小，造成熔深不够。厚度在60mm-120mm 的钢板进行大坡口切割时，切割的质量对焊接的影响很大。传统的板材切割方法是采用普通火焰加机械铣边进行切割（如图1.1 所示）。
　　火焰切割时，乙炔气体焦距火焰温度高达32000C，从而导致钢板的上缘熔塌及下缘挂渣，同时，切割的端面会呈锯齿状。为保证切割端面光洁度及垂直度，后续进行机械铣边或刨边，切削力会造成钢板的端面产生微裂状，给焊接留下了隐患。在进行工艺控制时，可采用精密切割方法，选用高纯度98.0%以上的丙稀气体和99.99%的液氧气体，使用大于9 号的割咀切割，控制火焰的焦距温度在29000C，切割后的厚板坡口端面光滑、平直、无缺口、无挂渣。对钢板的表面硬度深度影响降至0.2mm的公差内。为了减小及消除切割对钢板金相组织的影响，切割后对板材的切割面用电动砂轮打磨机进行打磨，再用钢板矫正机进行滚压校平，从而消除切割对钢板强度应力的影响。除采用精密切割工艺外，还应注重切割操作人员的技能培训和质量教育，切割作业前应首先检查割咀与轨道是否存在质量问题；切割工在操作过程中应随时进行自检自查，从而及时调整火焰的焦距与轨距，避免影响切割端面的精度质量。
　　图1.1 厚板切割时的机械加工工艺措施2.厚板层状撕裂焊接控制工艺焊接过程中及焊接后期，厚板也容易出现层状撕裂和裂纹，尤其是角焊缝的裂纹。为避免和预防问题的产生，应严格控制焊接质量，制定合理的焊接工艺。
　　2.1 焊接准备工作2.1.1 焊接接头的设计在满足焊接的深度要求和焊缝密实性的条件下，尽量保证焊接坡口的角度及间隙较小。焊接中的角接接头，一般选用对称的坡口或偏向于侧板的坡口；T 形或角接接头中，钢板承受焊接拉应力的端面应伸出接头的焊缝区。此外，尽量采用双面坡口对称焊接代替单面坡口非对称焊接。
　　2.1.2 焊接材料的选择焊接材料在满足接头强度要求的条件下，同时应具有较好熔敷金属塑性性能，气保焊丝ER50-6 是一种强度等级较低的低氢性焊接材料，焊丝的熔敷效率高且具有较好的塑性性能，在厚板焊接中应用极其广泛。
　　2.1.3 焊接气体的选择在焊接厚板时，采用低氢焊接方法中的富氩混合气体保护焊，此种焊接方法比纯CO2 气体保护焊更直接、更有效地控制焊缝金属内部处的含氢量。
　　2.1.4 坡口的制备工艺制备厚板的坡口时，为避免焊接部位重复受热，不宜采用火焰切割的方法，优先选用机械坡口机进行加工，从而加工出合理的坡口角度。此外，在满足焊缝连接强度的前提下，应尽可能减小坡口尺寸，从而减少焊缝处熔敷金属的填充量。加工坡口时，应按照工艺要求控制好坡口角度及钝边尺寸的公差。
　　2.1.5 焊接前钢板预热工艺厚板焊接前，必须做好预热处理。首先，根据钢板的厚度确定合理的预热温度，在保证在不产生附加应力的前提下，可适当提高焊接接头的预热温度。焊前预热可以防止接头在焊接时产生裂纹，还可以控制焊缝金属及其周边母材的冷却速度。
　　较高的焊接温度会导致氢气扩散较快且会有冷裂的倾向。在焊接开始前，电弧的温度高达C，厚板在冷热骤变下容易导致温度分布不均匀，焊缝热影响区容易产生淬硬的马氏体组织，焊接处的金属变脆，产生冷裂纹的倾向相应增大，采用焊前预热的工艺，可以使厚板经过加热达到工艺要求后进行焊接。此外，构件组装前的装配定位焊接也应做好焊前预热，焊接定位处的温度容易很快被空气及周围的&冷却介质&冷却，局部会产生很大的集中应力，易引起裂纹的产生。
　　2.2 焊接工艺控制2.2.1 厚板焊接工艺的基本要求首先，工艺人员应安排好合理的焊接流程，尽量避免产生厚度方向的焊接残余应力，减少焊接接头处的应力集中；其次，焊接参数应严格焊接工艺卡片进行设定，采用小电流，控制焊接的热输入量，将焊道层间的温度控制在小于250℃范围内；焊接时，收缩方向上的焊缝厚度应尽可能小，同时应保证焊缝内部质量；单侧焊接后，用碳弧气刨清除根部后再进行另一侧的焊接；焊缝与厚板连接处的焊脚处，尺寸在标准要求的上差范围；为保证厚板材料与焊缝金属的局部缓冲，应控制好焊接的层数。
　　2.2.2 工艺参数与线能量的控制焊接工艺参数的不合理，是产生导致焊接缺陷的根本原因，严格控制线能量，可以防止厚板产生层状撕裂。电力铁塔中的厚板在实际焊接加工时，应根据工程中要求的不同的结构形式，进行焊接工艺的试验与评定，并将正确合理且定型的焊接工艺参数做成图板，放置在车间及工位旁，专业的焊接检验员应每天检查焊接工位上的电流、电压、气压；对违反劳动纪律，使用大电流，超气压、大气流的现象进行查处；使用以上焊接方法时，容易造成厚板焊缝的晶粒粗大，破坏原材料的内在组织，导致焊缝边缘产生裂纹，最终钢板产生层状撕裂现象。同时，在作业现场，检验员采用目测法对焊后的焊缝表面质量进行检查。例如，埋弧焊的焊缝呈鱼鳞线形状，CO2 气体保护焊的焊缝呈现棒形状，表明焊接时采用了大电流且焊接速度过快，应告知操作人员进行改正，做好员工的现场教育，不断强化焊工在焊接原理及规范、焊接工艺、焊接纪律方面的质量控制意识。
　　2.2.3 焊接过程的层间温度控制厚板焊接过程中，因板材的冷却速度比较快，会造成层间温度的下降。为了使焊接过程中层间的温度保持在标准范围内，可采用数显自动控制箱的工艺设备，调节红外线加热板的加热温度，同时配备一名专业使用红外线测温仪对焊接件的前后方向&80m 处的反面及侧面的100m 处进行跟踪测量的操作人员。
　　3.结束语电力塔脚底板的厚度一般大于40mm，靴板厚度一般大于164mm，在焊接过程中塔脚底板厚度方向上会承受很大的拉伸应力，沿钢板轧制方向上较易出现一种台阶状裂纹，这种焊接缺陷即层状撕裂。层状撕裂在外观上没有任何迹象，无损检测很难检测，容易导致质量事故，而且较难修复，因此必须在焊接工艺中加以控制。在焊接中及焊后冷却过程中产生或者焊接完成后在其结构上外加载荷作业都会产生层状撕裂现象。钢结构厚板广泛应用于建筑结构、大型桥梁、海洋平台、压力容器、核反应堆安全壳等工程领域，控制好其焊接质量，具有十分重要的意义。
　　参考文献：[1]王福方；黄元勋；张之焕.电力铁塔厚板防层状撕裂焊接工艺.现代焊接[J]，2012（10）[2]王元清；周晖；石永久；陈宏；李少甫.钢结构厚板层状撕裂及其防止措施的研究现状.建筑钢结构进展[J]，2013（05）
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高强钢在电力输变电工程中的应用及其关键焊接技术
来源：网络
发布时间： 14:58
1. 高强钢的应用
& & & &随着电网建设的飞速发展，对输变电构架结构的安全性、可靠性和经济性要求越来越高。通过提高钢材强度，不但可以减少钢材用量、降低成本、节约资源，而且还可以提高结构承载能力、降低结构风载阻力，优化结构特点。因此，近些年低合金高强度结构钢（简称高强钢）在电力输变电铁塔工程中得到了大量应用。目前，电力输变电铁塔工程应用较广泛的高强钢有Q345、Q420和Q460三种。随着冶金技术的发展、加工技术的进步，高强钢的应用也在不断提高，输变电线路工程建设也在研究和尝试更高强度高强钢的应用，如Q500、Q550和Q690。
2. 高强钢的特点 & & & & 低合金高强度结构钢与一般的碳素结构钢相比，具有更高的强度、硬度和承载能力，可大幅降低结构自身尺寸而有效保证其强度满足结构的要求，高强钢结构还具有结构自重轻、风阻系数小、结构简洁、传力清晰及制造成本低等优点。
3. 高强钢的焊接性及难点 & & & & 高强钢是通过增加材料内部化学成分和优化加工工艺等方法达到提高强度的目的，随着自身强度的提高，其焊接性也随之变差。目前，应用较广泛的Q345高强钢是强度适中、焊接性极佳的普通高强钢(也称普低钢）。Q420和Q460高强钢强度较高且制造成本增加幅度不大，因此近些年在输变电铁塔制工程中得到了大量应用。GB50661《钢结构焊接规范》中将Q420划分为较难焊接金属，Q460划分为难焊接金属，实际焊接施工过程中常见的质量问题有焊接热裂纹和冷裂纹，且控冷控轧状态交货的高强钢焊接后接头易出现焊后强度大幅降低的现象，因此焊接时需采取适当的焊接工艺措施，才能保证焊接接头的性能满足技术规范和使用要求。
&4. 高强钢焊接工艺要点 & & & &（1）坡口加工 &坡口宜采取机械加工的方式进行，且坡口角度宜小不宜大，避免过多的填充金属造成母材与熔敷金属过大的稀释及焊接变形。采取热切割加工坡口，应将坡口面的淬硬层去除，避免造成焊接接头晶粒粗大和脆硬现象。
& & & &（2）焊前准备 &第一，施焊前，确保现场环境条件满足施焊条件的要求：相对湿度≤80%；现场风速≤2m/s；现场温度：Q345焊接时≥0℃，Q420和Q460焊接时≥5℃；当现场温度低于规定温度时，应采取焊前预热的方式降低焊接接头的冷却速度。焊前预热温度应根据接头形式和母材厚度确认，如十字接头和母材厚度＞20mm时，预热温度应控制在120~150℃，非十字接头和母材厚度≤20mm时，预热温度应控制在100~120℃。对于十分重要的焊接接头，即使现场温度满足要求但母材厚度＞20mm的Q420和Q460高强钢，焊前应进行100~150℃预热。
第二，施焊前，应将坡口及附近20mm范围内打磨至露出金属光泽。
第三，调试好焊接电流、电弧电压及保护气体流量后再进行施焊，并在坡口内引燃电弧且避免电弧擦伤现象。
& & & （3）焊接参数 &焊接热输入应控制在15~25kJ，避免过小的热输入产生冷脆现象和过大的热输入造成结晶粗大、应力集中、焊接变形增大等问题。
& & & （4）焊接过程控制 &焊工应严格按照焊接工艺文件进行施焊，且施焊过程中应设专人进行监督和记录，确保工艺文件切实有效的执行。焊接过程中每条焊缝尽量一次完成，避免中断过程中产生缺陷。焊接过程中及时测量层间温度（道间温度），应控制在150℃范围内，如果进行焊前预热，则层间温度不得低于预热温度且≤150℃。焊接过程中发现严重质量问题时应立即停止施焊，经焊接技术人员分析原因并制定措施后重新施焊。
& & & &（5）焊后处理 &焊后应确保构件自然冷却，必要时采取缓冷措施。焊后24h进行焊接质量检测，防止冷裂纹的产生。焊缝内部检测应在外观质量检查合格后进行，重要的构件宜进行焊后消应力处理。
5. 高强钢高效自动化焊接技术在电力铁塔工程中的应用 & & & &（1）高效自动化焊接技术的应用 &随着工业化、数字化、自动化技术的发展，以及制造企业的需求，自动化焊接技术已发展成为机械制造尤其是金属加工的一种重要的加工工艺。近些年，自动化焊接技术在工业制造中起到了降低劳动强度、提高焊接效率、保证焊接质量等显著作用，成为制造工业现代化发展的必然趋势。
& & & &目前，电力输变电铁塔工程高强钢焊接应用最广泛的自动化焊接工艺有熔化极气体保护自动焊和埋弧焊。自动焊接工艺通常用于钢管结构环向对接一级焊缝和钢管纵向对接一级焊缝的焊接。近些年，铁塔塔脚、联板及插板结构的焊接也逐步采用自动化焊接工艺进行施焊。
& & & &（2）熔化极气体保护自动焊 &电力输变电铁塔工程熔化极气体保护自动焊主要用于钢管结构的环向一级焊缝的焊接，其他焊缝也有应用，如塔脚机器手焊接、联板机器手焊接及插板机器手焊接等。
& & & & 熔化极气体保护自动焊具有设备轻便、性能优越、操作简单及焊接质量优良等优点。
& & & &（3）埋弧焊 &电力输变电铁塔工程埋弧焊主要用于钢管结构的环向一级焊缝的焊接和钢管纵向对接焊缝的焊接。埋弧焊设备如图3所示。埋弧焊具有设备性能优越、操作简单、焊接质量优良及焊接生产效率高等优点。电力铁塔搭设工艺
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