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电力铁塔用Q420高强钢加工工艺探讨【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。
关于高强度钢Q420GJC焊接工艺及节点优化的研究李军摘要：高强钢目前在建筑钢结构中使用的逐渐增多，“奥运鸟巢”、“世博”是高强钢建筑成功的案例，越来越多的高层建筑也使用高强钢进行制作。
在制作过程中，高强钢的焊接一直是一个制作难题，本文将对高强钢Q420GJC材料的焊接性进行分析，进而确定正确的焊接工艺措施作出研究。
关键词：高强钢、Q420GJC、焊接工艺、层状撕裂[Abstract] High-strength steel is used more and more in building steel structure nowadays. The "Olympic Main Venue" and "World Expo" are successful cases of high-strength steel building. Meanwhile, more and more high-rise buildings are made ofhigh-strength steel. Welding of high strength steel has always been a difficult problemin the manufacturing process. This paper will analyze the weldability of high strength steel Q420GJC, and then determine the correct welding process measures.[Key words] High-Strength Steel, Q420GJC, Welding Process, Lamellar Tear0 引言对于高强度钢的焊接工艺中，如何防止焊接冷裂纹的产生，焊接出合格的焊缝，一直是工厂生产制作中一个难题。
Q420高强度钢板焊接工艺性能研究摘要：在对凤凰山矿井下所使用的电机护罩用高强度钢板q420的电阻点焊工艺性能进行深入研究中，对不同工艺条件下点焊接头宏观金相、焊接接头力学性能进行了分析，研究结果表明：该实验条件下，最佳点焊工艺参数为：焊接电流7.5～8.0ka，焊接时间20cyc，电极压力450kgf。
为了防止发生焊接缺陷，避免焊接电流过小或者焊接时间过长，导致锻压力不足等现象，在焊接过程中需要保持电极和工件表面的清洁。
关键词：q420钢电阻点焊焊接工艺缺陷防止0 引言q420钢具有较高的碳当量，焊后硬化可能性更高。
因此，许多先进煤机制造企业密切关注着其焊接性能。
鉴于此，为了探讨不同点焊工艺参数下q420的焊接性能，本文通过点焊工艺和力学性能试验等对凤凰山矿井下电机护罩所用的q420钢进行研究分析，进而对q420钢合理的点焊规范参数范围进行确定。
1 实验方法1.1 设定焊接参数本文通过采用单脉冲规范对q420进行点焊工艺试验。
电极压力为350kgf、400kgf、450kgf，焊接时间为7cyc、10cyc、15cyc、20cyc和24cyc。
在进行每组试验的过程中，固定电极压力和焊接时间，通过改变型控din100制器的焊接热量（功率输m百分比）进而改变焊接电流的大小，对q420进行焊接。
最小焊接热量通过拉伸试验进行确定，在焊接过程中以5%数量级进行取样焊接，发生飞溅时停止对q420焊接。
同一焊接热量，通常情况下要进行2-3次的取样。
由于焊件和电极表面状态存在差异，在一定程度上造成电流值大小的不同，由于这些微小的变化对试验不构成影响，所以在较小范围内可以忽略不计。
1.2 力学性能实验通常情况下，借助接头强度来反映点焊接头质量的好坏，然而一般采用拉伸剪切强度对接头强度进行评定。
因此，本文通过利用拉剪试验对点焊工艺试验后的试样进行试验。
在试验过程中，根据gb2651-81《焊接接头拉伸试验法》中的相关规定，确定拉剪试样的形状与尺寸。
Q420高强钢焊接作业指导书1．范围本指导书适用于车间的Q420高强钢及Q420高强钢与其他低级别钢材的焊接。
本指导书适用于焊条电弧焊（SMAW）、熔化极气体保护焊（GMAW）各典型焊接工艺卡的具体适用范围如表1所示。
22接头和焊缝形式：(B)－对接接头；(T)—T形接头；B－坡口焊缝；B＋F－对接＋角接组合焊缝；F－角焊缝。
2．制定依据根据国家电网公司在输电线路铁塔中推广应用Q420高强钢的工作安排，依据JGJ 81－2002《建筑钢结构焊接技术规程》的规定，并结合本单位作业环境及本单位技术能力等因素对焊接质量的影响，，编制本作业指导书，确保铁塔的制造质量。
引用的技术规范包括：JGJ 81－2002 建筑钢结构焊接技术规程JB/T3223－94 焊接材料质量管理规程GB3323－2005 钢熔化焊对接接头射线照相和质量分级GB/T5293－99 埋弧焊用碳钢用焊丝和焊剂GB11345－89 钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级GB/T12470－2003 埋弧焊用低合金钢焊丝和焊剂GB50205－2001 钢结构工程施工质量验收规范HG/T2537 焊接用二氧化碳Q420高强钢焊接工艺评定报告输电线路铁塔用Q420角钢采购技术条件3．一般规定3.1焊接人员焊接Q420高强钢的焊工，必须由取得Q420焊接资格的合格焊工按工艺要求进行操作。
3.2 焊接设备焊接设备及辅助设备的容量应满足焊接规范参数的要求，并处于正常工作状态，用于参数记录的仪表、气体流量计等应校准。
SMAW焊接电源的容量及特性应根据焊接工艺方法、焊接电流大小来选择；GMAW焊接设备主要由焊枪、送丝机构和电源等组成。
采用平特性直流电源，焊接时要求送丝均匀，保证焊接过程的稳定；3.3材料3.3.1钢材入厂Q420钢材必须复验，复验结果应符合标准GB/T1591及《输电线路铁塔用Q420角钢采购技术条件》的规定。
在焊接加工前应对Q420钢材质保书和原材料的复核和检验进行确认。
The Mechanics and Technology Property of Low Alloy and High Strength Structural Steel (China)1.Chemical compositionQ420AChemical Composition (Quality score %)|C≤: 0.20Chemical Composition (Quality score %)|Mn: 1.00～1.70Chemical Composition (Quality score %)|Si≤: 0.55Chemical Composition (Quality score %)|P≤: 0.045Chemical Composition (Quality score %)|S≤: 0.045Chemical Composition (Quality score %)|V: 0.02～0.20Chemical Composition (Quality score %)|Nb: 0.015～0.060Chemical Composition (Quality score %)|Ti: 0.02～0.20Chemical Composition (Quality score %)|Al≥: －Chemical Composition (Quality score %)|Cr≤: 0.40Chemical Composition (Quality score %)|Ni≤: 0.70Q420BGrade: BChemical Composition (Quality score %)|C≤: 0.20Chemical Composition (Quality score %)|Mn: 1.00～1.70Chemical Composition (Quality score %)|Si≤: 0.55Chemical Composition (Quality score %)|P≤: 0.040Chemical Composition (Quality score %)|S≤: 0.040Chemical Composition (Quality score %)|V: 0.02～0.20Chemical Composition (Quality score %)|Nb: 0.015～0.060Chemical Composition (Quality score %)|Ti: 0.02～0.20Chemical Composition (Quality score %)|Al≥: －Chemical Composition (Quality score %)|Cr≤: 0.40Chemical Composition (Quality score %)|Ni≤: 0.70Q420CGrade: CChemical Composition (Quality score %)|C≤: 0.20Chemical Composition (Quality score %)|Mn: 1.00～1.70Chemical Composition (Quality score %)|Si≤: 0.55Chemical Composition (Quality score %)|P≤: 0.035Chemical Composition (Quality score %)|S≤: 0.035Chemical Composition (Quality score %)|V: 0.02～0.20Chemical Composition (Quality score %)|Nb: 0.015～0.060Chemical Composition (Quality score %)|Ti: 0.02～0.20Chemical Composition (Quality score %)|Al≥: 0.015Chemical Composition (Quality score %)|Cr≤: 0.40Chemical Composition (Quality score %)|Ni≤: 0.70Q420DGrade: DChemical Composition (Quality score %)|C≤: 0.20Chemical Composition (Quality score %)|Mn: 1.00～1.70Chemical Composition (Quality score %)|Si≤: 0.55Chemical Composition (Quality score %)|P≤: 0.030Chemical Composition (Quality score %)|S≤: 0.030Chemical Composition (Quality score %)|V: 0.02～0.20Chemical Composition (Quality score %)|Nb: 0.015～0.060Chemical Composition (Quality score %)|Ti: 0.02～0.20Chemical Composition (Quality score %)|Al≥: 0.015Chemical Composition (Quality score %)|Cr≤: 0.40Chemical Composition (Quality score %)|Ni≤: 0.70Q420EGrade: EChemical Composition (Quality score %)|C≤: 0.20Chemical Composition (Quality score %)|Mn: 1.00～1.70Chemical Composition (Quality score %)|Si≤: 0.55Chemical Composition (Quality score %)|P≤: 0.025Chemical Composition (Quality score %)|S≤: 0.025Chemical Composition (Quality score %)|V: 0.02～0.20Chemical Composition (Quality score %)|Nb: 0.015～0.060Chemical Composition (Quality score %)|Ti: 0.02～0.20Chemical Composition (Quality score %)|Al≥: 0.015Chemical Composition (Quality score %)|Cr≤: 0.40Chemical Composition (Quality score %)|Ni≤: 0.702.Mechanical propertyQ420AGrade: AYield Pointσs/MPa，≥| Thickness (Diameter，Side Length)/mm |≤16: 420 Yield Pointσs/MPa，≥| Thickness (Diameter，Side Length)/mm |＞16～35: 400 Yield Pointσs/MPa，≥| Thickness (Diameter，Side Length)/mm |＞35～50: 380 Yield Pointσs/MPa，≥| Thickness (Diameter，Side Length)/mm |＞50～100: 360 Yield Pointσb/MPa: 520～680Elongationδ5(%)≥: 18impact absorbing energy AKV(longitudinal)/J，≥|+20℃:impact absorbing energy AKV(longitudinal)/J，≥|0℃:impact absorbing energy AKV(longitudinal)/J，≥|-20℃:impact absorbing energy AKV(longitudinal)/J，≥|-40℃:180°Bend Testing，d= Bent Diameter，a= Sample Thickness (Diameter)| Steel Plate Thickness (Diameter)/mm |≤16: d=2a180°Bend Testing，d= Bent Diameter，a= Sample Thickness (Diameter)| Steel Plate Thickness (Diameter)/mm |＞16～100: d=3aQ420BGrade: BYield Pointσs/MPa，≥| Thickness (Diameter，Side Length)/mm |≤16: 420 Yield Pointσs/MPa，≥| Thickness (Diameter，Side Length)/mm |＞16～35: 400 Yield Pointσs/MPa，≥| Thickness (Diameter，Side Length)/mm |＞35～50: 380 Yield Pointσs/MPa，≥| Thickness (Diameter，Side Length)/mm |＞50～100: 360 Yield Pointσb/MPa: 520～680Elongationδ5(%)≥: 18impact absorbing energy AKV(longitudinal)/J，≥|+20℃: 34impact absorbing energy AKV(longitudinal)/J，≥|0℃:impact absorbing energy AKV(longitudinal)/J，≥|-20℃:impact absorbing energy AKV(longitudinal)/J，≥|-40℃:180°Bend Testing，d= Bent Diameter，a= Sample Thickness (Diameter)| Steel Plate Thickness (Diameter)/mm |≤16: d=2a180°Bend Testing，d= Bent Diameter，a= Sample Thickness (Diameter)| Steel Plate Thickness (Diameter)/mm |＞16～100: d=3aQ420CGrade: CYield Pointσs/MPa，≥| Thickness (Diameter，Side Length)/mm |≤16: 420 Yield Pointσs/MPa，≥| Thickness (Diameter，Side Length)/mm |＞16～35: 400 Yield Pointσs/MPa，≥| Thickness (Diameter，Side Length)/mm |＞35～50: 380 Yield Pointσs/MPa，≥| Thickness (Diameter，Side Length)/mm |＞50～100: 360 Yield Pointσb/MPa: 520～680Elongationδ5(%)≥: 19impact absorbing energy AKV(longitudinal)/J，≥|+20℃:impact absorbing energy AKV(longitudinal)/J，≥|0℃: 34impact absorbing energy AKV(longitudinal)/J，≥|-20℃:impact absorbing energy AKV(longitudinal)/J，≥|-40℃:180°Bend Testing，d= Bent Diameter，a= Sample Thickness (Diameter)| Steel Plate Thickness (Diameter)/mm |≤16: d=2a180°Bend Testing，d= Bent Diameter，a= Sample Thickness (Diameter)| Steel Plate Thickness (Diameter)/mm |＞16～100: d=3aQ420DGrade: DYield Pointσs/MPa，≥| Thickness (Diameter，Side Length)/mm |≤16: 420 Yield Pointσs/MPa，≥| Thickness (Diameter，Side Length)/mm |＞16～35: 400 Yield Pointσs/MPa，≥| Thickness (Diameter，Side Length)/mm |＞35～50: 380 Yield Pointσs/MPa，≥| Thickness (Diameter，Side Length)/mm |＞50～100: 360 Yield Pointσb/MPa: 520～680Elongationδ5(%)≥: 19impact absorbing energy AKV(longitudinal)/J，≥|+20℃:impact absorbing energy AKV(longitudinal)/J，≥|0℃:impact absorbing energy AKV(longitudinal)/J，≥|-20℃: 34impact absorbing energy AKV(longitudinal)/J，≥|-40℃:180°Bend Testing，d= Bent Diameter，a= Sample Thickness (Diameter)| Steel Plate Thickness (Diameter)/mm |≤16: d=2a180°Bend Testing，d= Bent Diameter，a= Sample Thickness (Diameter)| Steel Plate Thickness (Diameter)/mm |＞16～100: d=3aQ420EGrade: EYield Pointσs/MPa，≥| Thickness (Diameter，Side Length)/mm |≤16: 420 Yield Pointσs/MPa，≥| Thickness (Diameter，Side Length)/mm |＞16～35: 400 Yield Pointσs/MPa，≥| Thickness (Diameter，Side Length)/mm |＞35～50: 380 Yield Pointσs/MPa，≥| Thickness (Diameter，Side Length)/mm |＞50～100: 360 Yield Pointσb/MPa: 520～680Elongationδ5(%)≥: 19impact absorbing energy AKV(longitudinal)/J，≥|+20℃:impact absorbing energy AKV(longitudinal)/J，≥|0℃:impact absorbing energy AKV(longitudinal)/J，≥|-20℃:impact absorbing energy AKV(longitudinal)/J，≥|-40℃: 27180°Bend Testing，d= Bent Diameter，a= Sample Thickness (Diameter)| Steel Plate Thickness (Diameter)/mm |≤16: d=2a180°Bend Testing，d= Bent Diameter，a= Sample Thickness (Diameter)| Steel Plate Thickness (Diameter)/mm |＞16～100: d=3a。
