我國(guó)高強(qiáng)大口徑螺旋鋼管焊接及加工工藝水平

電力勘測(cè)設(shè)計(jì)院承擔(dān)的河南省電力公司科研項(xiàng)目“大口徑螺旋鋼管設(shè)計(jì)試驗(yàn)研究”及輸電桿塔中的工程實(shí)際應(yīng)用表明。（1）Q690鋼板的可焊性較好，在機(jī)械行業(yè)中有大量的Q690鋼板焊接經(jīng)驗(yàn)，可以采用y690鋼板焊接進(jìn)行連接，但應(yīng)進(jìn)行Q690鋼的焊接工藝評(píng)定和焊工培訓(xùn)工作。（2）設(shè)計(jì)時(shí)除受力較大的主材采用高強(qiáng)鋼管外，其他構(gòu)件如法蘭、節(jié)點(diǎn)板、一般受力材等使用Q345鋼或Q235鋼，可以進(jìn)一步降低焊接難度，保證焊接質(zhì)量。這樣高強(qiáng)鋼與高強(qiáng)鋼的焊接僅岀現(xiàn)在高強(qiáng)鋼管的直縫焊上，直縫焊管一般釆用生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、焊縫質(zhì)量高的埋弧焊工藝生產(chǎn)。而且鋼管的直縫方向與鋼管的軸力方向垂直，實(shí)際受力較小，強(qiáng)度要求不高。高強(qiáng)鋼與普通鋼的異種鋼焊接與常規(guī)普通鋼焊接相比，難度增加有限。（3）Q690鋼管的卷制：利用大型液壓折彎?rùn)C(jī)，采用JC0E工藝加工而成。其加工工藝為下料、折彎、合縫、縱縫焊接、校圓、矯直等。Q690鋼管的卷制與普通強(qiáng)度鋼管的卷制相比，難度相當(dāng)。（4）Q690鋼管的焊接：Q690鋼管的縱縫焊接采取埋弧焊的方式進(jìn)行。首先采用H-80-G（直徑為1.2mm）焊絲，保護(hù)氣體采用Ar+C02混合氣進(jìn)行打底焊接，然后采用MC肝H-π0ρ（直徑為2.5mm）焊絲、MJ105焊劑，理弧焊一次成型。在埋弧焊焊接過程中，需要在大口徑螺旋鋼管兩側(cè)設(shè)置引弧板，以保證鋼管端部的焊縫質(zhì)量。（5）Q690鋼管的鍍鋅：通過對(duì)鋅液溫度、鍍鋅時(shí)間和冷卻時(shí)間的控制可以做到鋅層顏色一致，無明顯色差。Q690鋼管鍍鋅的難易程度及工藝要求與Q345鋼材的相當(dāng)，一般塔廠均能掌握。總之，一般桿塔加工企業(yè)不經(jīng)設(shè)備改造就能焊接及加工Q690變電構(gòu)架，Q690變電構(gòu)架已具備工程應(yīng)用的條件。隨著高強(qiáng)鋼在工程實(shí)踐中越來越廣泛的應(yīng)用，國(guó)內(nèi)外很多專家及學(xué)者越來越重視對(duì)高強(qiáng)鋼鋼結(jié)構(gòu)的研究。高強(qiáng)鋼結(jié)構(gòu)的破壞主要是由結(jié)構(gòu)屈服、局部失穩(wěn)以及結(jié)構(gòu)整體失穩(wěn)引起的。? ? ? ? 這類問題已成為當(dāng)前研究領(lǐng)域相當(dāng)活躍的一個(gè)課題。國(guó)外關(guān)于大口徑螺旋鋼管結(jié)構(gòu)的研究已經(jīng)取得了一定的進(jìn)展，但總體上都局限在對(duì)材料性能和構(gòu)件層面的受力性能的研究方面。在受壓構(gòu)件方面，多位學(xué)者主要針對(duì)高強(qiáng)度焊接箱形、工字形和十字形等截面鋼柱進(jìn)行了整體穩(wěn)定、局部穩(wěn)定等相關(guān)試驗(yàn)研究，結(jié)果表明，高強(qiáng)鋼鋼柱的穩(wěn)定系數(shù)有明顯提高。在受彎構(gòu)件方面，有學(xué)者對(duì)高強(qiáng)鋼工字形截面梁的板件局部穩(wěn)定性進(jìn)行了分析計(jì)算和研究。對(duì)于梁柱節(jié)點(diǎn)，有學(xué)者將高強(qiáng)鋼應(yīng)用于鋼框架梁柱節(jié)點(diǎn)域和端板連接節(jié)點(diǎn)中的端板，并進(jìn)行了初步研究。國(guó)內(nèi)對(duì)高強(qiáng)鋼結(jié)構(gòu)的相關(guān)研究相對(duì)較少，清華大學(xué)施剛等對(duì)60個(gè)Q420熱軋等邊角鋼軸壓鋼柱的整體穩(wěn)定性能進(jìn)行了試驗(yàn)研究，結(jié)果表明，該類鋼柱的整體穩(wěn)定系數(shù)明顯提高，部分試件寬厚比的超限并沒有對(duì)其整體穩(wěn)定承載力造成明顯影響；此外，造成試驗(yàn)結(jié)果偏大的原因除鋼材強(qiáng)度提高后對(duì)初始缺陷敏感性降低外，也與《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB5007-2003）（以下簡(jiǎn)稱《鋼規(guī)》）對(duì)于單軸對(duì)稱截面鋼柱的換算長(zhǎng)細(xì)比計(jì)算的合理性以及試驗(yàn)中兩端球鉸約束條件的有效性有關(guān)施剛等對(duì)8個(gè)端部帶約束的Q690、Q960高強(qiáng)鋼焊接工字形截面受壓柱的整體穩(wěn)定生能進(jìn)行了試驗(yàn)研究。? ? ? ? 結(jié)果表明，當(dāng)正則化長(zhǎng)細(xì)比一定時(shí)，高強(qiáng)鋼鋼柱的整體穩(wěn)定系數(shù)有明顯提高，明顯高于針對(duì)普通強(qiáng)度鋼材鋼柱設(shè)計(jì)釆用的b類柱子曲線；現(xiàn)有設(shè)計(jì)方法對(duì)于高強(qiáng)鋼太過保守；同時(shí)，Q960與Q690鋼柱的整體穩(wěn)定系數(shù)相比并沒有明顯的區(qū)別，這表明當(dāng)高強(qiáng)鋼強(qiáng)度等級(jí)超過690MPa時(shí)，其整體穩(wěn)定系數(shù)提高幅度較小同濟(jì)大學(xué)李國(guó)強(qiáng)等對(duì)Q460高強(qiáng)鋼焊接箱形柱的穩(wěn)定承載力進(jìn)行了試驗(yàn)研究，并建規(guī)范中b類截面可包含寬厚比小于20的高強(qiáng)鋼焊接箱形截面。但是，限于試驗(yàn)數(shù)量較少，該結(jié)論需要更多的數(shù)值分析加以進(jìn)一步驗(yàn)證我國(guó)《鋼規(guī)》對(duì)普通強(qiáng)度鋼材構(gòu)件的寬厚比提出了限值，以保證構(gòu)件在整體失穩(wěn)前不發(fā)生局部屈曲，并且不考慮鋼板的屈曲后強(qiáng)度利用。但是對(duì)于高強(qiáng)鋼，此寬厚比限值的適用性以及考慮鋼板屈曲后強(qiáng)度的設(shè)計(jì)方法都有待進(jìn)一步研究。規(guī)范中規(guī)定也僅針對(duì)鋼材屈服強(qiáng)度不大于420MPa的鋼材，對(duì)屈服強(qiáng)度大于420MPa的鋼材沒有作任何規(guī)定。因此，為推廣高強(qiáng)鋼在工程中的廣泛應(yīng)用，還需進(jìn)行大量的研究工作。