特高压铁塔用低合金高强度结构钢的焊接问题探究

摘要：　主要通过自身的实践工作经验，针对特高压铁塔用低合金高强度的结构钢焊接问题，在这个过程当中会根据主要问题对其研究分析。

关键词：　铁塔；焊接；结构钢

在我国的铁塔事业发展过程当中，主要是通过钢的等级强度来认定的，而应用的主要型号也是Q345和Q235。但随着时代的发展进步，铁塔也在朝着大型化以及大荷载的方向进行发展，主要应用了Q420等级相对较高的高强钢具，并且也具有很显著的技术优势，会应用Q420作为主材，这种主材则可以降低一定比例的塔重，还可以降低主材的规格。但是如果从理论来看，因为降低了塔身的挡风面积，所以也就降低了塔身的风压能力。如果是从经济的角度来观察，应用高强钢Q420是可以减少一定比例的整体造价。所以，应用高强钢则是在电网建设当中非常重要的。

1　解析低合金高强钢的焊接技术

1）所谓焊接接头冷裂纹指的就是接头在进行焊接后必须要把温度冷却至200℃以下，此时就会产生一定的裂纹，也可以称作是延迟裂纹。但如果随着强度等级不断的提高，就会增大冷裂纹的倾向性。通常钢材的强度等级一般是在300至400MPa，而这时裂纹的敏感度也是最小。

2）如果在焊接的过程当中由于受到热影响区循环途径一般是先加热到一定程度以后，其温度又会被快速的进行冷却。这种特点则会促使热影响区会有明显的倾向性。而受到热影响区的影响，其淬硬倾向也会跟随在钢中的合金元素含量以及含碳量不断的增强。

3）所谓焊缝金属一般是在结晶的过程当中由于受到高温的影响下所产生的，并且分布在焊缝的两侧或者是正中心，而沿晶界出现的裂纹也就是热裂纹。由于热裂纹会在焊缝的表面则表现出一点锯齿的形状，而在它表面上来看，其氧化现象也是非常明显的。产生热裂纹的机理有以下几种特点：它会在焊缝的结晶当中并且是在固液状态之下，会存着一定强度以及较低塑性的液态间膜，并且是在接头晶界的作用下很有可能造成晶间的开裂并出现裂纹的现象。由于在焊缝的金属成分当中，焊接接头的刚性也是焊缝出现裂纹的一个重要条件。

4）在通常的情况下，当焊接接头如果发生过热的情况时，同时也伴有高温时，而它的晶粒长大和难熔质点则非常容易会溶入到问题区域当中。

5）如果产生在焊接的融合点和最高温度小于Ac1的热影响区时，它的热应变脆化以及所产生的机理主要是由于碳以及氮原子的周围聚集有关，也是由钉扎错位而导致的。如果发生缺口效应时，其脆化的程度则会更加严重。在一般情况下，熔合区域非常容易出现缺口以及不利的组织，也极易会发生热应以及脆化等问题。

6）如果热影响区一直被加热至1200℃时，它所产生的脆化以及降低的韧性的可能性都会有很大程度的提高。所降低的韧性也很可能是由于受到了热轧钢在焊接时的影响。

2　对于低合金高强钢主要的焊接方法

一般主要的焊接方法包括几方面：电阻焊、电弧焊、高能束焊、电渣焊、钎焊、高频焊、气焊、爆炸焊、气压焊、摩擦焊、超声波焊、冷压焊以及扩散焊等，怎样选择较为合适的焊接方法则是非常关键的一步。在选用合适的焊接方法时必须要考虑到焊接材料的主要特点，并且在适当的焊接方法中对其选择。并且也要结合生产厂商的设备条件进行选择，同时也要根据现阶段焊工的工艺水平以及操作技能进行选择，也应考虑到焊工的操作熟练程度，是否可以达到预期的效果，是否能够获得一定的生产率以及良好的焊接质量。焊接的标准规范包括在：

1）必须要注意焊材的直径以及焊缝的最佳位置。进行焊接时，其位置是非常重要的，对其平焊缝时，它的焊材直径必须是最大的，而进行立焊时它的直径是不得超过5mm的。在横焊以及在仰焊时，则必须要降低熔化金属时的下淌问题，如果是从减少焊材浪费的角度来看，焊材的直径是不能超出4mm的。如果是厚度较大的焊接件则必须要选用较大直径的焊材，相反，如果较小厚度的焊接件就必须要选用较小直径的焊材。对于焊接的层数也是具有一定要求的，应用多层焊接时，必须要有效的避免在焊缝的根部出现没有焊透的现象发生，并且也要根据焊接材料的厚度来完成焊接操作。

2）如果出现很大的焊接电流则会对焊条芯部导致过高的热量出现，以至发生药皮的脱落或者是焊缝咬边、缺陷以及烧穿等一些问题的产生。此外，如果发生热量较高，电流较大时，在一些条件不发生改变时，其冷却的速度则会有所放慢，而金属组织在一定程度上也会出现变化，当焊接电流较小时，便极易出现夹渣以及焊透等一些缺陷的产生。进行焊丝时，由于大焊接的电流则会加大焊缝的宽度，也加深了焊缝熔，并且也提高了焊缝的加强高。如果出现较大的电流就极易会增大焊接飞溅以及气孔和烧穿等产生的缺陷问题。如果是较小的焊接电流，则会导致电弧不会进行连续的燃烧，以至形成未焊透的缺陷机率。影响焊接电流的因素会存在很多，比如焊材的直径、类型以及焊缝的层数和位置等。

3）由于焊接电压是在焊接工艺当中较为重要的一项，它会影响到金属的飞溅、燃烧的时间、熔滴过渡以及焊缝的宽度以及短路频率等一些重要因素。所以在一般情况下，如果电压增大，其宽度就会增加。如果是考虑到焊接电流时，当应用小电流进行焊接时，其电压则会导致增加金属的飞溅。

4）所谓焊接的速度也就是指在焊接时，其材料所沿着焊接方向进行移动的速度。如果要提高焊接速度时，就必须要减少焊缝的加强高以及熔深和宽度。如果要降低焊接的速度时，

就必须要集中焊接熔池的热量。在确定它的速度时，就必须要确保焊缝质量的基础上，并且应用直径较大的材料以及较大的电流才好，也应选用较为合适的焊接速度，达到满意的焊缝条件。

3　主要的焊接缺陷

1）产生的焊接裂纹影响。所谓裂纹主要是在电焊以后并且在冷却的过程当中所产生的，它主要是在局部出现开裂的现象。而裂纹一般包括在冷裂纹和热裂纹。在焊接裂纹当中，它是作为具有较大危害的一种缺陷，它会给构件造成断裂。

2）产生的夹渣影响。所谓夹渣指的就是在焊接位置会存在固体颗粒以及非金属夹杂物，主要包括有夹渣以及层间的夹渣。而夹渣主要是针对在焊接位置的抗冲击性以及连接强度、冷弯性能等都存在一定的影响。

3）产生的咬边影响。所谓咬边指的就是通常在焊接的过程当中它会沿着焊趾母材部位所产生的凹陷。如果是较深的咬边则会对焊道产生较为严重的作用影响。

4）产生的未焊透影响。所谓未焊透指的就是当母材没有完全熔化时，其焊缝金属也并没有完全进入到焊接接头的根部，所以在一般情况下则会造成单面的焊缝影响。如果是没有熔合指的就是在焊接的过程当中其焊道和母材坡口之间并没有形成完全的熔化所形成一定的缺陷。没有完全熔合指的就是面积型的一种缺陷，并且垂直在应力方向的未熔合则会导致焊缝面积的降低，这也是较为明显的一面。

5）产生的气孔影响。所谓气孔指的就是在焊接的过程当中，由于在焊接熔池里存有一定的气体并且在熔池凝固前并没有及时的逸出从而产生的气泡形式，同时存在金属焊缝表面或者是内部就会形成一定的孔穴。由于气孔在焊缝当中会存在不同的形状以及不均匀的分布着，所以种类也会有很多种。

参考文献：

[1]刘丽敏，高强钢在输电铁塔中的应用，上海：同济大学，2005