电力铁塔螺栓的加工难点

　　目前我国用于电力铁塔的螺栓常用强度等级为4.8、6.8、8.8级，还有10.9级。其中6.8级、8.8级用量最多。按加工工艺区分，主要有冷镦成形及温锻成形两大类。在材料应用上也有差异。对于4.8级螺栓，一般采用低碳钢Q215、Q235、ML08AL和1010等；6.8、8.8级螺栓，由于材料市场的供应状况等，一般采用SWRCH35K、35、ML35钢等；还有8.8级螺栓若采用温锻成形，采用SWRCH45K、45钢等。而10.9级冷镦成形或温锻成形螺栓，多数是采用40Cr、35CrMo或SCM435钢等。

　　电力铁塔的螺栓加工的合理性是保证螺栓产品质量的基础。迄今为止，电力铁塔的螺栓掉头的事故时有发生，现就产品加工过程加工难点及所产生的应力分析如下。

1、冷镦成形加工工艺

①原材料冷拉过程中因冷作硬化而形成的残余应力。
②头部冷成形过程中因成形工艺参数的不合理，造成金属纤维折叠过度，甚至折断而形成的残余应力。
③缩径、螺纹挤压成形过程中因冷作硬化而形成的残余应力。
④8.8级以上高强度螺栓热处理后存在的残余应力。

2、温锻成形加工工艺

①原材料冷拉过程中因冷作硬化而形成的残余应力。
②局部材料在短时间内几秒钟内快速加热（900℃以上），还包括可能的过烧或欠热现象，而形成的残余应力。
③加热和未加热部份交界处所产生的残余应力。
④缩径、螺纹挤压成形过程中因冷作硬化而形成的残余应力。
⑤头部成形过程中因成形工艺参数的不合理，造成金属纤维过度折叠而形成的残余应力。
⑥8.8级以上高强度螺栓热处理后存在的残余应力。

3、断口形状

①存在较大残余应力，产生脆断的断口。基本上与螺栓轴线垂直，拉伸屈服变形较小。断口直径基本无面缩现象，断口位置全部位于螺纹根部，且断口平齐，晶粒粗大，其断口面形貌属于脆性断裂。
②正常的拉伸断口，断裂时有明显的延伸及断面收缩现象，断口位置在螺纹处，断口面与螺栓轴线成一定的角度，断口沿螺纹V型槽处断裂，其断口面形貌属于韧性断裂。

4、质量缺陷

①因原材料存在杂质、细微折叠裂纹等缺陷，加上加工工艺不合理（如省去球化退火或球化退火工序参数不正确等），造成产品冷作硬化程度严重，产生螺栓头部爆裂等质量缺陷

②头部成形工艺参数的不合理，产品加工成形过程中头部金属纤维折叠过度甚至折断，而产生应力集中。严重时造成螺栓掉头质量问题。

③同样由于螺栓工艺参数的不合理使得头部成形过程中金属纤维折叠过度，甚至折断以及热处理工艺的不合理，造成高强度螺栓调质时产生淬火开裂。

　　总之，电力铁塔螺栓加工过程残余应力的存在，是螺栓产生质量问题的主要成因，尤其是在实际使用过程，因输电线路电缆张力、风摆等作用，造成螺栓局部受力不均匀，致使螺栓早期失效，甚至发生突然脆断，存在较大安全隐患。对于消除电力铁塔螺栓加工过程残余应力重要性的研究日益重视，如美国标准ASTMA394-2005钢制镀锌输变电铁塔螺栓和螺母规格、德国标准DIN7990-2008钢结构用带六角螺母的六角螺栓均规定，螺栓的强度等级为4.8、6.8级，即需对热镀锌前的电力铁塔螺栓（强度等级在8.8以下）进行去应力退火，以减少和消除残余应力，提高产品韧性。去应力退火在冷镦完工后，一般在550-650℃，保温2-4h缓慢冷却。

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