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摘 要 本文主要介绍了Q345低合金钢自身特性以及该材质的焊接性特点，通过分析这些与钢种实际应用关系紧密的性能进一步了解Q345钢的应用情况，主要介绍Q345钢在我国特高压电网建设当中的应用现状。
关键词 Q345；特高压；焊接性；电网建设
中图分类号 TM 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2012)031-0180-02
进入21世纪以来，在经济发展低碳化、能源利用清洁化的大背景下，智能电网发展方兴未艾，成为世界各国开发利用清洁能源、保障能源安全的战略选择。我国高度重视智能电网发展，连续两年将发展智能电网写入政府工作报告当中，2009年5月率先提出了建设以特高压电网为骨干网架，具有信息化、自动化、互动化特征的坚强智能电网的战略目标。随之而来的便是大规模的特高压电网建设工作。对于建设中钢材型号的选取、以及所选取型号钢材焊接性的优劣，从根本上决定了特高压电网的建设质量。
1 Q345低合金钢简介
Q345钢综合力学性能良好，低温性能亦可，塑性和焊接性良好，用做中低压力容器、油罐、车辆、电站、桥梁等承受动载荷的结构。热轧或正火状态使用，同时也是现在电网建设当中应用最多的低合金钢。
Q345A、B、C、D、E是此类钢的代表牌号，其中A、B级钢通常称
16Mn，此种材质较为普遍；Q代表的是屈服强度，后面的345，就是指屈服强度值。Q345钢对应老牌号的12MnV、14MnNb、18Nb、16MnRE、16Mn等多个钢种，而并非只针对16Mn钢一种材料。在化学成分上，16Mn与Q345也不尽相同。因此，简单地将16Mn钢与Q345对应是不合
适的。
Q345低合金钢在电网建设中是应用最多的一种钢型，Q345低合金钢制成的钢管，具有综合力学性能好，焊接性、冷、热加工性能和耐腐蚀性能均好，良好的低温韧性等特点。相对于Q420、Q460等其他更高型号的钢种来说，在实际应用当中技术更为成熟。
2 Q345低合金钢的特性
2.1 Q345化学成分及力学性能分析
Q345钢是我国产量最大、应用最广的低合金高强度结构钢，其屈服强度≥345 MPa，由于该钢是在低碳钢的基础上增加锰而形成的，合金元素含量较少，碳当量不高，因为这个原因，此种钢型的钢焊接性较好。Q345力学性能分析见表1，化学成分分析见表2。
2.2 Q345钢的焊接特点
2.2.1 碳当量的计算
根据碳当量计算公式Ceq=C+Mn/6+（Cr+Mo+V）/5+（Ni+Cu）/15可以算出Q345的碳当量为0.39。由计算结果可知，试验用钢的淬硬倾向不大，焊接性优良，焊接时可不预热。
2.2.2 Q345钢焊接中的裂纹问题
由于Q345的含硫量小于0.02%，含磷量小于0.017%，含锰量较大，元素锰在焊接过程中，能够有效的脱硫，因此，在正常的焊接工艺情况下，不会出现裂纹问题。
但是当气温较低、板厚较大时，若不采取适当的预热措施或者合适的焊接工艺，就会产生冷裂问题。这主要是由于Q345钢在焊接冷却过程中，热影响区容易形成淬火组织—马氏体，使近缝区的硬度提高，塑性下降。结果导致焊后发生裂纹。而且Q345钢的焊接裂纹主要是冷裂纹。
2.2.3 Q345钢焊接过程中冷裂几种措施
1）焊前进行局部预热，预热温度及条件如表3，可采取氧乙炔局部加热，然后进行施焊。
2）合理的选择焊接顺序，减少应力变形，从而达到减少裂纹的目的。
3）尽量采取短弧小线能量的多层多道焊。使用短弧焊，可增加气体的保护效果，减少外界气体对熔池的影响，从而减少了气孔、裂纹的倾向。另一方面，使用多层多道焊，由于前一道焊在焊接过程中可以起到局部预热的作用，后一道焊又可对前一道焊进行了重新熔化，这样起到了退火的作用，从而增加的焊缝的韧性，减少了低温脆性。
4）采用碱性焊条（E5015），选用碱性低氢型焊条可以减少氢对熔池的影响，从而减少冷裂。
3 Q345钢在输电塔当中的应用
3.1 特高压输电塔的使用特点
由于特高压铁塔用高强钢强度必须有所保障，因此其塑性和韧性相对较差，对于承受多变复杂载荷的特高压铁塔来说钢材的塑韧性尤其是塔架连接处的塑韧性差是影响塔架寿命的关键因素。而这些关键部位的连接大部分都是通过焊接工作实现的，要使这些部位的焊接接头获得良好的塑韧性，需要从输电塔使用的材料本身的性能、焊接特性等多个方面参考。为了获取塑性、韧性较好的焊接接头，输电塔本身的选材是基础、而选取材料的焊接工艺是保证。
特高压铁塔连接处焊接后，焊接接头脆硬倾向性大，裂纹的敏感性也较高。这些焊接缺陷的产生主要与选取母材的材料有关，同时也受到焊接工艺方面的制约。在材质方面，由于高强钢的种类很多，如Q235、Q345、Q420、Q460等。这样使得合金成分复杂，而合金元素对钢材焊接性的影响是最主要的，从而使得材料的焊接性变得复杂多变。材质方面的影响使得不同的低合金高强钢在制定其焊接工艺和焊材前均需要针对该钢种的化学成分、焊接接合性、焊接接头的力学性能等进行相应的工艺评定。在焊接工艺方面，只有针对特高压输电塔本身选材的实际情况，采用相应的焊接工艺措施，才能避免不必要的焊接缺陷的产生。
3.2 Q345高强钢在特高要输电塔的应用
由于钢管塔构件具有刚度大，结构简洁、受力合理、传力均匀的特点，使得这种钢型在实际应用当中更为稳定，因此，在2008年我国开始推广使用这种塔型。并且在第一条特高压线路“皖电东送”工程的建设中大量的使用了这种塔型。截止2011年底，已有多条不同电压等级的钢管塔项目在建或投运。钢管塔的主要部件有角钢、直缝焊管、锻造法兰等。
直缝焊管方面．目前我国Q345B级输电铁塔用直缝焊管产品质量比较稳定，但Q420及以上等级的焊管质量不稳定，一方面由于对Q345的性能较为熟悉，在使用的过程当中涉及材料各方面技术已经相对成熟；另一方面受我国现在焊接技术的制约，对于Q345以上型号的高强钢还无法完全确保焊接接头的塑韧性满足使用要求。带顼法兰方面，也是受生产工艺较为落后的制约，对于高型号高强钢的应用还不是很普遍，仍是以使用Q345低合金高强钢为主，总体看．我国输电铁塔用高强度、高质量等级的直缝焊管、带颈法兰的实际生产能力有限。
4 总结
本文我们对Q345低合金高强钢的各方面性能做出了具体的分析，如物理性能、化学性能、焊接性等，通过这些分析我们可以看出该型号的钢种碳当量较低，因此焊接性较好，在电网输电塔建设当中应用广泛，但是由于材料本身还有一些缺点，以及当今焊接技术水平的限制，该型号低合金钢在应用的过程当中还受到一定的限制。
参考文献
[1]李玉生.青藏线机车车辆用Q345钢材的焊接工艺研究[J].机车车辆工艺,2004,6:29-31.
[2]朱张校.工程材料[M].北京:清华大学出版社,2001.
[3]崔忠圻.金属学与热处理(第二版)[M].北京:机械工业出版社,2004.
关键词 Q345；特高压；焊接性；电网建设
中图分类号 TM 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2012)031-0180-02
进入21世纪以来，在经济发展低碳化、能源利用清洁化的大背景下，智能电网发展方兴未艾，成为世界各国开发利用清洁能源、保障能源安全的战略选择。我国高度重视智能电网发展，连续两年将发展智能电网写入政府工作报告当中，2009年5月率先提出了建设以特高压电网为骨干网架，具有信息化、自动化、互动化特征的坚强智能电网的战略目标。随之而来的便是大规模的特高压电网建设工作。对于建设中钢材型号的选取、以及所选取型号钢材焊接性的优劣，从根本上决定了特高压电网的建设质量。
1 Q345低合金钢简介
Q345钢综合力学性能良好，低温性能亦可，塑性和焊接性良好，用做中低压力容器、油罐、车辆、电站、桥梁等承受动载荷的结构。热轧或正火状态使用，同时也是现在电网建设当中应用最多的低合金钢。
Q345A、B、C、D、E是此类钢的代表牌号，其中A、B级钢通常称
16Mn，此种材质较为普遍；Q代表的是屈服强度，后面的345，就是指屈服强度值。Q345钢对应老牌号的12MnV、14MnNb、18Nb、16MnRE、16Mn等多个钢种，而并非只针对16Mn钢一种材料。在化学成分上，16Mn与Q345也不尽相同。因此，简单地将16Mn钢与Q345对应是不合
适的。
Q345低合金钢在电网建设中是应用最多的一种钢型，Q345低合金钢制成的钢管，具有综合力学性能好，焊接性、冷、热加工性能和耐腐蚀性能均好，良好的低温韧性等特点。相对于Q420、Q460等其他更高型号的钢种来说，在实际应用当中技术更为成熟。
2 Q345低合金钢的特性
2.1 Q345化学成分及力学性能分析
Q345钢是我国产量最大、应用最广的低合金高强度结构钢，其屈服强度≥345 MPa，由于该钢是在低碳钢的基础上增加锰而形成的，合金元素含量较少，碳当量不高，因为这个原因，此种钢型的钢焊接性较好。Q345力学性能分析见表1，化学成分分析见表2。
2.2 Q345钢的焊接特点
2.2.1 碳当量的计算
根据碳当量计算公式Ceq=C+Mn/6+（Cr+Mo+V）/5+（Ni+Cu）/15可以算出Q345的碳当量为0.39。由计算结果可知，试验用钢的淬硬倾向不大，焊接性优良，焊接时可不预热。
2.2.2 Q345钢焊接中的裂纹问题
由于Q345的含硫量小于0.02%，含磷量小于0.017%，含锰量较大，元素锰在焊接过程中，能够有效的脱硫，因此，在正常的焊接工艺情况下，不会出现裂纹问题。
但是当气温较低、板厚较大时，若不采取适当的预热措施或者合适的焊接工艺，就会产生冷裂问题。这主要是由于Q345钢在焊接冷却过程中，热影响区容易形成淬火组织—马氏体，使近缝区的硬度提高，塑性下降。结果导致焊后发生裂纹。而且Q345钢的焊接裂纹主要是冷裂纹。
2.2.3 Q345钢焊接过程中冷裂几种措施
1）焊前进行局部预热，预热温度及条件如表3，可采取氧乙炔局部加热，然后进行施焊。
2）合理的选择焊接顺序，减少应力变形，从而达到减少裂纹的目的。
3）尽量采取短弧小线能量的多层多道焊。使用短弧焊，可增加气体的保护效果，减少外界气体对熔池的影响，从而减少了气孔、裂纹的倾向。另一方面，使用多层多道焊，由于前一道焊在焊接过程中可以起到局部预热的作用，后一道焊又可对前一道焊进行了重新熔化，这样起到了退火的作用，从而增加的焊缝的韧性，减少了低温脆性。
4）采用碱性焊条（E5015），选用碱性低氢型焊条可以减少氢对熔池的影响，从而减少冷裂。
3 Q345钢在输电塔当中的应用
3.1 特高压输电塔的使用特点
由于特高压铁塔用高强钢强度必须有所保障，因此其塑性和韧性相对较差，对于承受多变复杂载荷的特高压铁塔来说钢材的塑韧性尤其是塔架连接处的塑韧性差是影响塔架寿命的关键因素。而这些关键部位的连接大部分都是通过焊接工作实现的，要使这些部位的焊接接头获得良好的塑韧性，需要从输电塔使用的材料本身的性能、焊接特性等多个方面参考。为了获取塑性、韧性较好的焊接接头，输电塔本身的选材是基础、而选取材料的焊接工艺是保证。
特高压铁塔连接处焊接后，焊接接头脆硬倾向性大，裂纹的敏感性也较高。这些焊接缺陷的产生主要与选取母材的材料有关，同时也受到焊接工艺方面的制约。在材质方面，由于高强钢的种类很多，如Q235、Q345、Q420、Q460等。这样使得合金成分复杂，而合金元素对钢材焊接性的影响是最主要的，从而使得材料的焊接性变得复杂多变。材质方面的影响使得不同的低合金高强钢在制定其焊接工艺和焊材前均需要针对该钢种的化学成分、焊接接合性、焊接接头的力学性能等进行相应的工艺评定。在焊接工艺方面，只有针对特高压输电塔本身选材的实际情况，采用相应的焊接工艺措施，才能避免不必要的焊接缺陷的产生。
3.2 Q345高强钢在特高要输电塔的应用
由于钢管塔构件具有刚度大，结构简洁、受力合理、传力均匀的特点，使得这种钢型在实际应用当中更为稳定，因此，在2008年我国开始推广使用这种塔型。并且在第一条特高压线路“皖电东送”工程的建设中大量的使用了这种塔型。截止2011年底，已有多条不同电压等级的钢管塔项目在建或投运。钢管塔的主要部件有角钢、直缝焊管、锻造法兰等。
直缝焊管方面．目前我国Q345B级输电铁塔用直缝焊管产品质量比较稳定，但Q420及以上等级的焊管质量不稳定，一方面由于对Q345的性能较为熟悉，在使用的过程当中涉及材料各方面技术已经相对成熟；另一方面受我国现在焊接技术的制约，对于Q345以上型号的高强钢还无法完全确保焊接接头的塑韧性满足使用要求。带顼法兰方面，也是受生产工艺较为落后的制约，对于高型号高强钢的应用还不是很普遍，仍是以使用Q345低合金高强钢为主，总体看．我国输电铁塔用高强度、高质量等级的直缝焊管、带颈法兰的实际生产能力有限。
4 总结
本文我们对Q345低合金高强钢的各方面性能做出了具体的分析，如物理性能、化学性能、焊接性等，通过这些分析我们可以看出该型号的钢种碳当量较低，因此焊接性较好，在电网输电塔建设当中应用广泛，但是由于材料本身还有一些缺点，以及当今焊接技术水平的限制，该型号低合金钢在应用的过程当中还受到一定的限制。
参考文献
[1]李玉生.青藏线机车车辆用Q345钢材的焊接工艺研究[J].机车车辆工艺,2004,6:29-31.
[2]朱张校.工程材料[M].北京:清华大学出版社,2001.
[3]崔忠圻.金属学与热处理(第二版)[M].北京:机械工业出版社,2004.