電力工程用Q460鋼標準分析
科學進步
作者：梁強
在鋼結構工程領域中，以往使用的鋼材普遍是強度相對較低的Q235、Q345鋼，就連國家標準GB 50017–2003《鋼結構設計規範》也隻是推薦采用Q235、Q345、Q390、Q420鋼，在電力行業標準DL/T 5154–2002《架空送電線路杆塔結構設計技術規定》、DL/T 5130–2001《架空送電線路鋼管杆設計技術規定》等規範規定一般采用Q235、Q345鋼，有條件時也可采用Q390或強度級別更高的結構鋼。
近十年，隨著社會生產力的不斷提高和社會經濟的不斷發展，社會用電需求越來越大，促使了電力行業迅猛發展，推動了電網建設的不斷升級。輸變電電力工程向高電壓、大容量、多回路發展，相應地，工程結構所承受的外部荷載也越來越大，鋼材使用量越來越多，工程建設的費用越來越高，促使工程選用的鋼材強度級別向更高層次發展。高強鋼其強度高，使用高強鋼可發揮出承載力大的優點，特別是結構中強度控製起主要作用的構件，很多情況下受壓構件也有較大的優勢。一些試驗工程的統計分析表明，與普通的Q235、Q345鋼相比，使用Q420、Q460鋼可以明顯減少工程鋼材用量，減輕工程結構重量，降低成本，經濟效益和社會效益較顯著。
為改善鋼的性能，Q460鋼在冶煉時一般會比Q345鋼加入更多的一些合金元素，提高了鋼的強度，但有可能因此而降低Q460鋼的焊接性，GB/T 1591–2008《低合金高強度結構鋼》規定的碳當量最高值達到0.46%（熱軋、控軋）、0.53%（正火、正火軋製、正火加回火）、0.47%（TMCP、TMCP+回火）。
低合金高強度鋼是在碳素鋼的基礎上加入總質量百分數不超過5%的合金元素，屈服強度超過275MPa，並具有不同用途結構所要求的良好的強度、塑性、韌性、焊接性、成型性、耐蝕性、耐熱性、耐低溫性、耐磨性或其它特殊性能，通常以板、帶、型、管等鋼材形式供應，用戶不需經過重新熱加工、熱處理而直接使用的結構鋼種可稱之為低合金高強度鋼。國外這類鋼多年來已逐漸形成一個統一名稱——高強度低合金鋼.
由於低合金高強度鋼不但具有較高的強度和良好的綜合性能，而且還有較好的經濟性，因此，低合金高強度鋼在多個行業的應用發展非常迅速，包括建築、橋梁、鐵道、船舶、輸送管線、鍋爐、壓力容器、汽車、機械、核能等領域，並且其應用範圍將越來越廣。鋼材的焊接性在一定程度上限製了Q460高強鋼在電力工程中的推廣應用，某些工程也隻是試驗性地采用焊接連接方式，都盡可能地少用或不用焊接，因此，高強鋼的焊接性問題引起了電力行業內眾多工程技術人員的關注。大家共同關注的問題主要有兩方麵：1、目前的冶金技術生產的Q460鋼材力學性能離散性如何？是否能達到100%的合格？2、目前的Q460鋼的強化形式是怎樣？是否會降低其焊接性（包括使用焊接性和工藝焊接性）？為了在生產中采用科學正確的焊接工藝，保證焊接接頭各項性能指標，最終保證應用Q460鋼的工程質量安全，非常有必要開展Q460高強鋼的焊接性研究，為Q460鋼焊接工藝評定施焊參數的製定提供充足、科學的依據，這是本論文主要的研究背景和初衷。對Q460鋼進行係統充分的研究，如果驗證此鋼材的焊接性良好並適合應用於電力工程，可以推動更多新建或改造的電力工程使用Q460鋼，將產生更大的經濟效益和社會效益。
因此，本論文不僅能促進我公司掌握更多的Q460高強鋼焊接性數據，積累更多高強鋼焊接經驗，完善焊接工藝規程，並且為公司拓展市場起著積極作用。而且，本論文對我國電力行業的發展有著積極影響，具有較大的學術價值和實際應用意義，正因為工程中有著這樣的需求，Q460鋼的焊接性研究也將是國內有關單位研究的熱門課題之一，信未來會有更多的研究成果產生。
我國國家標準GB/T 13304.2–2008《鋼分類》第2部分規定了按主要質量等級和主要性能或按使用特性進行分類的分類方法。GB/T 1591–2008《低合金高強度結構鋼》規定的鋼材如按照主要特性分類可統一歸類為可焊接低合金高強度結構鋼，如按照主要質量等級可分為優質低合金鋼和特殊質量低合金鋼兩類。GB/T 1591–2008《低合金高強度結構鋼》中各牌號及各質量等級鋼按GB/T 13304.2–2008《鋼分類》第2部分進行分類，Q460各質量等級均屬於特殊質量低合金鋼。YB/T 4163–2007《鐵塔用熱軋角鋼》規定了5類適用於鐵塔用的熱軋角鋼強度級別，其中低合金高強度鋼包括Q345T、Q420T和Q460T，為Q460牌號的角鋼在輸變電鋼結構上推廣應用奠定了基礎，並從標準指引上縮短了我國與國外先進國家的差距。