我国高强大口径螺旋钢管焊接及加工工艺水平

电力勘测设计院承担的河南省电力公司科研项目“大口径螺旋钢管设计试验研究”及输电杆塔中的工程实际应用表明。（1）Q690钢板的可焊性较好，在机械行业中有大量的Q690钢板焊接经验，可以采用y690钢板焊接进行连接，但应进行Q690钢的焊接工艺评定和焊工培训工作。（2）设计时除受力较大的主材采用高强钢管外，其他构件如法兰、节点板、一般受力材等使用Q345钢或Q235钢，可以进一步降低焊接难度，保证焊接质量。这样高强钢与高强钢的焊接仅岀现在高强钢管的直缝焊上，直缝焊管一般釆用生产工艺简单、焊缝质量高的埋弧焊工艺生产。而且钢管的直缝方向与钢管的轴力方向垂直，实际受力较小，强度要求不高。高强钢与普通钢的异种钢焊接与常规普通钢焊接相比，难度增加有限。（3）Q690钢管的卷制：利用大型液压折弯机，采用JC0E工艺加工而成。其加工工艺为下料、折弯、合缝、纵缝焊接、校圆、矫直等。Q690钢管的卷制与普通强度钢管的卷制相比，难度相当。（4）Q690钢管的焊接：Q690钢管的纵缝焊接采取埋弧焊的方式进行。首先采用H-80-G（直径为1.2mm）焊丝，保护气体采用Ar+C02混合气进行打底焊接，然后采用MC肝H-π0ρ（直径为2.5mm）焊丝、MJ105焊剂，理弧焊一次成型。在埋弧焊焊接过程中，需要在大口径螺旋钢管两侧设置引弧板，以保证钢管端部的焊缝质量。（5）Q690钢管的镀锌：通过对锌液温度、镀锌时间和冷却时间的控制可以做到锌层颜色一致，无明显色差。Q690钢管镀锌的难易程度及工艺要求与Q345钢材的相当，一般塔厂均能掌握。总之，一般杆塔加工企业不经设备改造就能焊接及加工Q690变电构架，Q690变电构架已具备工程应用的条件。随着高强钢在工程实践中越来越广泛的应用，国内外很多专家及学者越来越重视对高强钢钢结构的研究。高强钢结构的破坏主要是由结构屈服、局部失稳以及结构整体失稳引起的。        这类问题已成为当前研究领域相当活跃的一个课题。国外关于大口径螺旋钢管结构的研究已经取得了一定的进展，但总体上都局限在对材料性能和构件层面的受力性能的研究方面。在受压构件方面，多位学者主要针对高强度焊接箱形、工字形和十字形等截面钢柱进行了整体稳定、局部稳定等相关试验研究，结果表明，高强钢钢柱的稳定系数有明显提高。在受弯构件方面，有学者对高强钢工字形截面梁的板件局部稳定性进行了分析计算和研究。对于梁柱节点，有学者将高强钢应用于钢框架梁柱节点域和端板连接节点中的端板，并进行了初步研究。国内对高强钢结构的相关研究相对较少，清华大学施刚等对60个Q420热轧等边角钢轴压钢柱的整体稳定性能进行了试验研究，结果表明，该类钢柱的整体稳定系数明显提高，部分试件宽厚比的超限并没有对其整体稳定承载力造成明显影响；此外，造成试验结果偏大的原因除钢材强度提高后对初始缺陷敏感性降低外，也与《钢结构设计规范》（GB5007-2003）（以下简称《钢规》）对于单轴对称截面钢柱的换算长细比计算的合理性以及试验中两端球铰约束条件的有效性有关施刚等对8个端部带约束的Q690、Q960高强钢焊接工字形截面受压柱的整体稳定生能进行了试验研究。        结果表明，当正则化长细比一定时，高强钢钢柱的整体稳定系数有明显提高，明显高于针对普通强度钢材钢柱设计釆用的b类柱子曲线；现有设计方法对于高强钢太过保守；同时，Q960与Q690钢柱的整体稳定系数相比并没有明显的区别，这表明当高强钢强度等级超过690MPa时，其整体稳定系数提高幅度较小同济大学李国强等对Q460高强钢焊接箱形柱的稳定承载力进行了试验研究，并建规范中b类截面可包含宽厚比小于20的高强钢焊接箱形截面。但是，限于试验数量较少，该结论需要更多的数值分析加以进一步验证我国《钢规》对普通强度钢材构件的宽厚比提出了限值，以保证构件在整体失稳前不发生局部屈曲，并且不考虑钢板的屈曲后强度利用。但是对于高强钢，此宽厚比限值的适用性以及考虑钢板屈曲后强度的设计方法都有待进一步研究。规范中规定也仅针对钢材屈服强度不大于420MPa的钢材，对屈服强度大于420MPa的钢材没有作任何规定。因此，为推广高强钢在工程中的广泛应用，还需进行大量的研究工作。