浙江盛达铁塔有限公司浙江省杭州市311232
摘要：随着国家电力电网的发展，我国550kv及以上的高压输电线路建设受到重视，尤其是高强钢在低温输电线路中的应用越来越广泛。特别是高强钢低温特性和低温冷脆特性，针对这两种特性需要选择两种不同的钢材。本文将先介绍高强钢应用现状，再说明高强钢在低温区输电线路杆塔设计中的应用。
关键词：高强钢；低温输电线；选型与应用
1、高强钢应用现状
随着现阶段国内电力行业的发展，一些电力材料数量越来越多，发展越来越完善。在钢材市场中，高强钢的应用最为广泛。因为目前国内钢材的特点与我国发展的实际情况相匹配，所以在一些铁塔设计与制造工程中，我们所采用的钢材是Q235和Q345两种钢材。这两种钢材的最大特点就是具有较强的稳定性，而且具有集中的抗压能力，同时也能随意拉伸屈服。近几年来，随着我国电力行业的快速发展，高压交流电和直流电以及同塔回路工程发展起来，输电铁塔的设计要求也越来越多，负荷越来越大。这两种钢材虽然是传统常用的钢材，但是其规格、大小和尺寸都难以符合实际需求，传统的解决办法是采用角钢或者钢管来进行设计，但是这两种办法在设计时都显示出了一定不足，比如经济成本较高，施工环节繁琐等，经过人员对铁塔的实际性能进行了解，发现高强钢这种材料具有较强的性能，而且经济成本较低，具有较高的实用性。根据之前的工程来看，Q345高强钢与Q420高强钢相比，具有不同的特点。Q420的本身体重要比Q345轻，因此，在电力工程中采用Q420将会承受更大的重量。
2、低温对钢材性能的影响
由于电力工程多属于室外操作工程，所以容易受到外部环境的影响。近几年来，国内外发生了一些因为钢材受到低温冻害的例子，从而引起安全事故，当钢材受到低温冻害影响时，会发生脆性破坏，脆性破坏的发生都极其突然，并且具有明显的变形，并且承载力会受到一定影响，当构件受到破坏时，高强钢的强度、伸长率以及横截面都会受到影响，尤其是在低温的影响下，高强钢的整个力学性质都会发生变化，随温度的变化而变化，材料的塑性和和韧性也会随着温度变化而变化，当发生低温现象时，就容易发生脆裂。
3、高强钢脆裂的控制措施
3.1选择抗低温的材料
在低温条件下，钢材的化学性能和冶炼方法等与天气都有着紧密联系。如果刚才是一般的碳素材料，那么含碳量较低，就会改变钢材的塑性，所以要选择抗低温的材料，如果是在一些北方地区，应选择等级、规格较高的材料，在加工过程中选择含磷量少的钢材，结构要比沸腾钢的结构更好。
3.2选择合理的结构型式
经过对一些损坏钢材的观察，我们发现一部分脆性钢材发生破坏都是因为其结构不合规定，因为只有少部分的结构属于是实腹型结构。所以我们在选择钢材的结构时，应该注意其是否有加工工艺引起的应力集中，要减少焊接带来的热量，采用一些材质较薄的角钢，如果我们要用组合钢材，需要保证横截面的完好无损。
3.3改善结构设计
在应力集中的情况下，使用高强钢，会在应力集中区域发生双向应力，在该状态下，高强钢会发生不同程度的破坏，而且可塑性会大大降低，在这一情况下，也容易发生脆性破裂。针对这一问题，需要选择合理的钢结构，减少产生的应力，然后将应力移到塑性集中的区域，可以利用焊接的时间，将应力较大的区域远离焊接处。
3.4采取合理的加工方式
人员在加工高强钢时，需要选择合理的施工技术，避免在高强钢内部压力过大产生一定裂缝，注意一些特殊位置的处理，比如在钢材拐角处，为了避免尖角处形成应力，需要遵循合适的焊接顺序，减少钢件内部剩下的应力。减少焊接时产生的热量对刚才的抗压力和拉伸力产生不利影响。
3.5低温区选择较好的高强钢
当前，在我国电力工程中，采用最多的两种等级的钢材为Q235B、Q345B，但是随着高压工程数量的增多，Q420这一类型的钢材使用越来越广泛，而且在使用时遵照设计规范，积累了一定工作经验，但是在低温环境中，这种高强钢就不宜使用。一些规范中规定在低温条件下，可以采用沸腾钢，但是沸腾钢这一级别的钢材在实施时较难操作，经济成本也较高。当前，高强钢的最大问题仍是来自于低温冷脆。所以高强钢在设计和加工时需要注意一些问题，尤其是在低温区高强钢的选择应该引起人员的注意。在进行塔杆设计时，由于目前国内材料市场的限制，Q420的质量不太高，而且稳定型和安全性有待提升，在多数情况下延展性不高。容易出现断口和破裂的现象，尤其是在低温环境中，所以这里可以采用Q345，当在极寒天气条件下，使用高强钢的具体操作并没有相关文件规范进行说明，只有根据塔杆的受力性和钢材的质量、成分来决定，比如钢材中含有磷的成分，那么要保证刚才具有一定拉伸力和抗压强度，只有正确选择钢材，才能选择非焊接结构，包括Q420钢材，如果钢材是更高级别的，那么就需要使用焊接板材，采用Q460，如果是在极寒地区，需要增加钢材的抗寒性和韧性，所以要先进行测试，抗弯测试能够保证在极寒天气条件下，高强钢的韧性。在设计和加工时需要根据相关操作进行预防，注意遇到低温的脆裂的问题。另外，还需要注意在低温地区钢材的焊接问题，相关部门要引起重视，建立焊接标准和体系，并且先进行验证，不能采用二级以下的焊接，需要开孔采用钻孔焊接技术。
4、工程实例
在架空输电线路中，电线杆塔是较常见的电力设施之一，也是电力线路重要的组成部分。我国传统的高强钢采用的是Q345，这与西方国家存在一定差距。近几年来，随着高压工程数量的增多，杆塔、大跨越工程越来越多。传统的Q345难以满足其发展的要求。在电力工程中使用高强钢，可以加强电线杆塔的承受力度，减轻了杆塔的重量，减少了杆塔的结构重量，使用高强钢，还能增强电力线路的安全性的稳定性，提升其经济性。本文所举的工程实例主要以伊春电厂为主，根据伊春市当地的自然环境和气候特点，在极寒条件下也能够改变高强钢的脆性，在零下40℃的条件下制定出适宜的使用规则。伊春市热电厂位于黑龙江省伊春市，电线长度为16.2千米，在伊春市规划区、翠峦区的范围内，具有林业局护林站，新建线路长度26.5千米，海拔高度1千米，根据相关规范规定，220kv的输电线路的设计应该按照当地的规范，按照30年的使用期限，在距地面10米处，依靠平均最大风速。根据各市县的气象台资料，依照风向气象图和已有线路的相关资料和运行情况，本线路的工程设计主要参照当地的导线和地线，根据气候特点和工程的特点，采用国网通用设计系列塔型，采用2F4的塔型结构材料，通用2F4的塔型结构材料，铁塔是国网通用设计，采用同塔回路鼓型结构，使用此项结构，具有结构简单和材料便宜、经济实惠的特点，加工起来简便易行。所用的材料主要为边角钢和钢板，扁钢，而附加材料为螺栓和坯料。强度主要是Q345和Q420，材料的级别为B级，运用此种材料的铁塔，具有显著的特征，因为工程是Q420高强钢，铁塔所需的高强钢所占总钢材量的15%，材料数量所用较多，因为区域位于伊春市附近，最低气温为零下45℃，属于极寒天气条件特征，所以工程实例选择了该地，在这样的条件下，使用高强钢，根据低气温运行条件，选用了以上材料的钢结构，但是高强钢在这一气温条件下并没有出现明显的脆断特征，也没有相关实验数据记载。
结束语：
总之，在输电线路运行中，铁塔是重要的组成部分，在铁塔上运用高强钢，可以防止铁塔断裂和螺栓破坏的现象，造成严重的经济和社会破坏。采用高强钢时，保证其安全性是至关重要的。
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