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高强耐候冷弯型钢的研究与应用

新闻动态

高强耐候冷弯型钢的研究与应用

分类:
行业新闻
作者:
来源:
2019/03/28
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【摘要】:
近年来,随着我国钢结构应用技术的发展,冷弯薄壁型钢等经济型材发展很快,与传统轧制型材(角钢、工字钢、槽钢)相比,其自身截面性能优良,经济效益显著,这些经济型材用量在逐年增加,而角钢等热轧型钢截面特性无明显优势且价位较高

1、输电铁塔用耐候冷弯型钢开发背景

近年来,随着我国钢结构应用技术的发展,冷弯薄壁型钢等经济型材发展很快,与传统轧制型材(角钢、工字钢、槽钢)相比,其自身截面性能优良,经济效益显著,这些经济型材用量在逐年增加,而角钢等热轧型钢截面特性无明显优势且价位较高,当规格选用稍多时,供货尚无保证。在这种情况下,探讨冷弯型钢在输电铁塔上的应用已显得十分必要。2009年,泰安科诺型钢股份有限公司与国家电网合作,联合开发输电铁塔用耐候冷弯型钢,2011年已经应用到输电线路工程中。耐候型冷弯型钢在输电线路铁塔中的应用尚属首次,设计中的不确定因素较多,为了保证工程的安全可靠运行,国家电网对厦门梧侣到内宫220kV输电线路塔型进行了真型试验,选取两基耐候型冷弯角钢输电铁塔应用于工程中,通过对9个工况的设计荷载测试,并达到了预计效果,为耐候钢在我国输电铁塔中的推广应用提供了技术支撑。

2、耐候型冷弯型钢在输电线路铁塔中的应用

2.1输电铁塔采用耐候钢优势

热镀锌防腐由于对环境污染较严重,一直受到环保部门的限制。为适应建设节约、环保型社会的要求,应在输电线路杆塔上探讨使用新的防腐蚀方式。结合冷弯型钢的使用,在杆塔上使用耐候钢是一种合适的防腐蚀措施。

耐候钢是通过添加少量合金元素,使其在大气中具有良好耐腐蚀性能的低合金高强度钢。耐候钢的耐大气腐蚀性能为普通碳钢的2~8倍,并且使用时间愈长,耐蚀作用愈突出。耐候钢除具有良好的耐候性外,还具有优良的力学、焊接使用性能。目前,我国高强耐候钢的生产工艺已经日趋成熟,成本不断下降,已广泛用于铁路系统,性能良好。

在输电铁塔上采用耐候钢材,与制造铁塔的传统生产方式相比,虽材料的一次性投资略高于普通型钢,但由于去掉了防腐工序,并减轻了维护负担,经初步测算,成本与采用普通钢材基本持平,同时还能大幅度减少环境污染,社会效益、环保效益显著。

2.2输电铁塔采用冷弯型钢的优势

冷弯薄壁型钢是由带钢或钢板通过冷轧机或压弯成型机加工成型的轻型钢结构构件,主要截面型式有槽型、工字型、Z型、角型、T型、方箱型、圆管型等。冷弯型钢可在常温下加工成型,能根据需要生产出材料分布最优的合理截面形状,开拓了主要借助截面形状而不是单纯增加材料用量来提高承载力的新途径,这对于节约能源和资源具有十分重要的意义。目前它已被广泛用于工业厂房、民用建筑、交通及市政设施。

冷弯薄壁型钢定尺任意,可加工任意形状和尺寸的构件。定尺任意可避免由于杆件定长导致的材料浪费。冷弯薄壁型钢形状可多样化,批量不受限,对一基塔上不同部位的杆件可以根据受力特征加工出相应的合理形状,例如塔身斜材可加工成不等肢角钢以充分利用材料的承载性能,降低材料重量。

目前我国热轧高强度角钢市场供应很少,使高强度角钢在输电铁塔上的应用受到很大限制。冷弯薄壁型钢由钢板加工成型,钢材型号多种多样,为设计人员的选材提供了更大的灵活性,尤其是可推动高强钢在铁塔上的应用。我国输电铁塔长期使用Q235、Q345角钢,铁塔的重量指标与国外先进水平有较大差距。应用由高强钢板加工成型的角钢或其它型式的构件可充分发挥钢材的特性,降低铁塔重量指标,带动我国铁塔设计水平的提高。

2.3输电铁塔用耐候型冷弯型钢

目前我国耐候型热轧角钢市场没有供应,而耐候钢板在铁路系统中被广泛使用,因此将冷弯工艺应用到耐候型钢的加工过程中。

冷弯型钢作为一种截面特性优良的钢材,具有重量轻、强度高等优点,已在工业民用建筑中得到广泛应用。同时由于热轧型钢轧辊调整困难,轧模成本高,冷弯型钢正越来越得到钢厂和加工单位的重视,冷弯型钢的加工能力和水平正不断提高,冷弯型钢产品已从普通碳素钢发展到各种低合金、高强度、耐腐蚀冷弯型钢。

冷弯型钢断面形状可以很复杂,但生产设备及工艺比较简单,一次性投资小;组织生产灵活,长度、宽度可任意选择;不受批量限制;产品表面光滑,尺寸精度高;在工程应用中属于高效经济断面钢材,一般可节约金属材料15%~30%,虽然单价高于热轧型材,但工程造价仍低于常用材料。

耐候钢板出厂价格比普通热轧型钢要高1500元/吨左右,材质的一次性投资高于普通型钢,但由于去掉了防腐工序,并减轻了维护负担。最重要的是使用耐候性结构钢取消了镀锌带来的环境污染,当耐候型结构钢使用批量大时,其成本将进一步降低,宜逐步推广应用。

因此,在输电线路杆塔上推广使用耐候型冷弯型钢,不仅可减少铁塔钢耗,还能降低加工成本,大幅度减少环境污染,是一项具有显著经济效益和环保意义的工作,应及时开展冷弯型钢,尤其是耐候型冷弯型钢在输电铁塔上的应用研究。可以相信,当耐候型冷弯型钢在输电铁塔上的应用得到检验,并纳入设计规程体系中,耐候型冷弯型钢将在输电铁塔上得到大量应用。

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