GR 65高强钢的优势和劣势.docx

GR 65高强钢应用在输电线路钢管杆结构的优势和劣势所谓“GR 65高强钢”是美国材料试验协会艮“ASTM”中的一个标准号572” 下面的一种钢号，较全的钢号就是“ASTM 572 GR65”，GR是屈服强度级别 的表示，65是强度值，只不过它的计量量纲是千磅/平方英口寸，65千磅/平方英 口寸，换算成国际标准就是450MPa,屈服强度相当于Q450。这种高强钢有很多 优点，但也不是十全十美。下面就其在输电线路钢管杆结构应用时的优点和缺 点做一个简单的介绍。一、优点：1. 强度高，其屈服强度比Q345还高30%以上，在一些只要求强度的结构上可 以节省钢材，例如不带转角的直线杆，特别是最大荷载较大（如水平档距和 垂直档距较大300400米、风速较高35m/s风速）的直线杆，使用这种钢材 可以较多的节省钢材；2. 热浸镀锌效果好，由于其合金成分中硅的含量低，其在热浸镀锌后的色泽特 别好，成相当均匀的银白色，而且热浸镀锌过程形成的合金比例高，附着在 钢基体表面也紧密，锌层厚度均匀，因此在不长的年限内如、8年内，其外 观度较美观，防腐效果也好；这种钢材的最大优点也就是上述两点。二、不足：1. 变形大，这是所有高强钢的共同特点，这是因为高强钢的弹性模量较普通钢 小，而且没有明显的屈服点。下面是普通钢材和高强钢的应力应变曲线比较: 下面的变形曲线表明几点：普通强度钢包括我们常说的低合金高强钢中的2345 都还有较明显的屈服点，即屈服点以前其应力和应变的比例关系是成线性的， 应力应变曲线是一段直线段，在此之前的变形，在荷载撤出后会完全恢复到原始状态。而GR65高强钢就没有较明显的屈服点，即只有相当屈服点，相当屈服点以前其 应力和应变的比例关系大致成线性的，应力应变曲线是一段接近直线段，但是 在高应力值段的变形会更厉害，应力小于相当屈服点的变形，在荷载撤出后也 会完全恢复到原始状态。由于这个特性就使相同结构尺寸的GR65钢制的输电杆比Q345钢制的输电 杆的变形更大一一就是说有两支输电杆其主杆的分段长度、分段位置、分段数 量、每段的大小口径、壁厚、杆段之间的连接完全一样时，在相同的荷载（当 然此荷载不会使Q345钢超过屈服应力）下，GR65钢制的输电杆比Q345钢制的 输电杆的变形更大。一般来讲，不带转角的直线杆或耐张杆，挠度都不会对杆 的结构尺寸起控制作用，按照我们的设计经验，在年平均气温、5m/s风的条件 下，纯直线杆的挠度一般只有0.*1.*%。，远小于架空送电线路钢管杆设计技 术规定（DL/T 5130-2001）（以下简称技术规定）相关条款的限制，在这种 条件下采用GR65比Q345能节约1015%的钢材。而对于呼称高较高的转角和终端杆，有时候在满足技术规定的挠度限制时，钢杆的主材应力已远小于设 计标准值，此时采用GR65不但没有优势可言，甚至于钢耗比Q345更高。此外， 对直线杆大风工况的杆体变形也要关注，因为直线杆在小风时变形小，大风的 时候其变形会很大，如果杆位周围与其他建筑距离较近时要考虑这个因素的影 响。下面时一支GR65直线杆在作真型强度试验大风时的变形情况的照片对转角杆终端杆挠度较大的现象有的加工单位据说采用预弯工艺来解决 挠度大的问题，这个说法是概念上的错误。技术规定里说的挠度实际上是对 杆体刚度的要求，是杆体从不加荷载到加上指定荷载后变形引起的杆顶位移， 是杆体加荷与不加荷的相对变形值，由于我国电力部门都要求带电检修，也就 是在输电杆在带电运行时，运行人员会登杆作业，这时候如果杆的刚度小、杆 的晃动就大，这就会危及登杆人员的安全。技术规定中对挠度的限制其主要 目的也是适当提高登杆人员的安全。此外，预弯只能解决某一个工况下的直线 度问题，和技术规定里说的“挠度”是两个概念。而且预弯和预偏均只能 在一个方向上实施，例如耐张转角杆一般（预偏或）预弯均向转角外侧垂直线 路方向进行，而且只能做到一个固定值，在做得最好的情况下，预弯也只能保 证某一个受力状态下：例如长期荷载下（即年平均气温、同时风速5m/s）的情 况下主杆基本正直。因此，采用GR65设计此种输电杆时，如果计算应力高、计 算挠度过大时，即使做了预弯，荷载稍大、稍小、或有纵向不平衡张力时，主 杆都会偏离基本正直位置较远，也就是业内人士常说“杆很软”，稍有风吹草动、 荷载变化杆就晃得厉害；即使没有其他荷载，仅作业人登杆的作用，都会使上 杆作业的人感觉晃动很厉害。对转角杆的预弯我公司也有较丰富的经验，在以前的工程中我们也试图说 服北京的业内人士，允许我们在加工的杆上采用预弯工艺，但被婉言谢绝。2. 热浸镀锌层厚度薄，GR65由于其材值合金成分的影响，镀锌外观美观，附 着也好，但热浸镀锌层厚度薄，一般很难达到80如。由于锌的防腐作用是利用 其电化学特性的阳极效应，也就是牺牲热浸镀锌层自身来保护金属基体，所以 厚度不够会影响其防腐作用的年限。3. 此外，在我国的钢结构设计规范第10章第10.1.3条写道“热加工管材和 冷成型管材不应采用屈服强度fy超过345N/mm2以及屈强比fy/fu>0.8的钢材， 且钢管壁厚不宜大于25mm。”在该规范相应的条文说明中叙述制定此条款的原 因时说“因为目前国内外对钢管节点的实验研究工作中，其钢材的屈服强度均 小于355 N/mm2，屈强比均不大于0.8，而且钢管壁厚大于25mm时，将很难采 用冷弯成型方法制造。”而GR65高强钢不但屈服强度fy超过345N/mM，其屈 强比fy/fu彳主彳主达到0.85甚至于接近0.9。这也为GR65高强钢的使用提供了不 利的依据。据我所知，维蒙特在广东向客户推广GR65高强钢受阻，也就是他们 向广电局技术提供的证据对自己不利。所以，我们觉得在北方最低工作温度为 -20°C的环境下推广GR65高强钢更要慎重。4. 材料价格较贵，这也会影响到工程的造价。易汉