第四講 電力工程技術(shù)基礎知識（4）

一、 內容提示

這一講主要2G311060電力工程常用建筑鋼材的類(lèi)型及其選用原則和2G311070變電站(所)及送電線(xiàn)路常用材料的基本知識

二、 重點(diǎn)難點(diǎn)

常用建筑鋼材的類(lèi)型、常用建筑鋼材的選用原則及電線(xiàn)電纜的分類(lèi)及主要用途和金具、絕緣子的分類(lèi)及主要用途

三、 大綱要求

掌握電力工程常用建筑鋼材的類(lèi)型及其選用原則、熟悉變電站(所)及送電線(xiàn)路常用材料的基本知識

四、 內容講解

2G311060 掌握電力工程常用建筑鋼材的類(lèi)型及其選用原則

2G311061 常用建筑鋼材的類(lèi)型

1、碳素結構鋼

碳素結構鋼指一般的結構鋼，以及工程用的熱軋板、管、型、棒材。在建筑工程中的鋼結構，廣泛使用這些鋼材。碳素結構鋼冶煉方便，成本低，具有良好的塑性及各種加工性能。

我國生產(chǎn)的碳素鋼分為Q195、Q215、Q235、Q255和Q275五個(gè)牌號。其中的Q是屈服強度屈字的漢語(yǔ)拼音的字頭，后面的阿拉伯數字表示屈服強度值(MPa)。由Q195到Q275是以強度由低到高排列的，鋼材強度主要由其中碳元素的含量的多少來(lái)確定的。鋼結構用鋼主要是Q235，其含碳量在0.12％～0.22％之間。

碳素結構鋼的表示方法為Q235一#．#， #分別表示質(zhì)量等級和澆注方法。例如Q235一A．F，表示屈服點(diǎn)為235MPa的質(zhì)量為A級的沸騰鋼。Q235分為A、B、C、D四個(gè)質(zhì)量等級，其中D級質(zhì)量最好，A級質(zhì)量最差。A、B級按脫氧程度分為沸騰鋼(F)、半鎮靜鋼(B)，C級為鎮靜鋼(Z)，D級為特殊鎮靜鋼(TZ)，其中鎮靜鋼(Z)、特殊鎮靜鋼(TZ)可以不寫(xiě)。

2．低合金高強度結構鋼

低合金高強度結構鋼是在碳素結構鋼的基礎上，少量添加若干合金元素而成，例如：硅、錳、釩、鈦等。合金元素總量低于5％的鋼稱(chēng)之為低合金鋼，高于5％為高合金鋼。建筑結構僅用低合金鋼，其牌號和性能如下：

由于生產(chǎn)和使用經(jīng)驗的關(guān)系，《混凝土結構工程施工質(zhì)量驗收規范》推薦使用低合金鋼有兩種：16Mn(16錳)和15MnV(15錳釩)，《混凝土結構工程施工質(zhì)量驗收規范》還推薦與這兩種類(lèi)似而質(zhì)量較高的橋梁用鋼，即16Mn21q(16錳橋)，15MnVq(15錳釩橋)鋼。

低合金鋼的品牌前兩位數表示平均含碳量的萬(wàn)分數，后面再標出所含合金元素的符號。當其平均含量低于1.5％時(shí)只列元素的符號，當高于1.5％時(shí)在元素符號后列百分之幾并取整數。例如16Mn，表示其含碳量為0.16％及主要合金元素為錳且合金量低于1.5％。

低合金結構鋼的化學(xué)成分與碳素結構鋼相似，但加入少量的合金元素。16Mn和15MnV的屈服強度比Q235分別高出47％和66％，并具有較好的塑性、韌性和加工性能，是強度高且綜合性能好的鋼材。用于鋼結構可比碳素結構鋼節約材料15％～25％，當僅用于受拉及受彎時(shí)則節約比例更大。

3．型鋼與鋼板

(1)型鋼。在建筑工程中主要承重結構及輔助結構，大量使用各種規格與型號的型鋼。常使用的型鋼有角鋼、工字鋼、槽鋼、扁鋼等，用以組成各種形式的鋼結構。

(2)鋼板。鋼板有厚板、中板和薄板之分。厚板在建筑上應用最多。建筑上多用中板與各種型鋼組成鋼結構。鍍鋅薄板用于制作落水管；或壓制成波形后，即成瓦楞鐵皮，用作車(chē)間的屋面或維護結構。

4．鋼筋

鋼筋是建筑工程中用量最大的鋼材品種之一，其材質(zhì)按化學(xué)成分包括普通碳素鋼和普通低合金鋼。鋼筋就生產(chǎn)工藝不同分為熱軋鋼筋、冷加工鋼筋、熱處理鋼筋及鋼絲等。

(1)熱軋鋼筋。在一般鋼筋混凝土結構中大量使用的鋼筋為熱軋鋼筋。熱軋鋼筋分為HPB235、HRB335、HRB400、HRB500四個(gè)等級。其中HPB235級鋼筋由碳素結構鋼軋制，其余均由低合金結構鋼軋制而成。

(2)冷加工鋼筋。冷加工鋼筋主要有冷拉鋼筋和冷拔低碳鋼絲。鋼筋經(jīng)過(guò)冷加工處理后，鋼筋的耐沖擊韌性有所降低，因此，在承受沖擊荷載的基礎和結構中不得使用。

(3)熱處理鋼筋。熱處理鋼筋是以熱軋HRB500級鋼筋經(jīng)調質(zhì)處理(先淬火后高溫回火)后，使其綜合力學(xué)性能提高的鋼筋。

(4)碳素鋼絲。碳素鋼絲由含碳量不低于0.8％的優(yōu)質(zhì)碳素結構鋼盤(pán)條，經(jīng)冷拔及回火制成。碳素鋼絲具有很好的力學(xué)性質(zhì)。

例題：在碳素結構鋼的牌號中，符號Q的含義是表示( )。

A. 鎮靜鋼 B．質(zhì)量等級最低

C．質(zhì)量等級最高 D．鋼材屈服點(diǎn)

答案：D

例題：在鋼結構中，常用的碳素結構鋼是( )。

A．Q195 B．Q215

C. Q235 D．Q255

答案：C

2G311062 常用建筑鋼材的選用原則

1、碳素結構鋼(非合金結構鋼)的選用原則

建筑工程中主要應用的碳素鋼是Q235號鋼。在非預應力混凝土中，使用最多的一級鋼筋即由Q235號鋼熱軋而成。在鋼結構中，各種型鋼、鋼板和鋼管，主要也是應用Q235號鋼軋制而成的。Q235號鋼之所以普遍應用于建筑中，主要是它的機械強度、韌性和塑性以及加工等綜合方面的性能好，而且冶煉方便，成本較低。Q215號鋼機械強度低、塑性大，受力后產(chǎn)生變形大。經(jīng)冷加工和時(shí)效處理后可代替Q235號鋼使用。Q275號鋼機械強度高，但塑性較差，以前曾軋制成人字紋鋼筋，用于鋼筋混凝土中。在選用鋼的牌號時(shí)，還必須熟悉鋼的質(zhì)量。質(zhì)量等級為D和C的鋼優(yōu)于B和A的鋼，特殊鎮靜鋼、鎮靜鋼優(yōu)于半鎮靜鋼，更優(yōu)于沸騰鋼。質(zhì)量好的鋼，成本較高。工程結構的荷載類(lèi)型、連接方式(焊接或非焊接)及環(huán)境溫度等條件，對鋼材性能有不同的要求，是選用鋼材時(shí)必須注意的。

在動(dòng)荷載、焊接結構或嚴寒低溫條件下工作時(shí)，往往限制沸騰鋼的使用。沸騰鋼的限制條件是：(1)直接承受動(dòng)荷載的焊接結構；(2)直接承受動(dòng)荷載的非焊接結構，而計算溫度等于或低于-20℃；(3)承受靜荷載及間接動(dòng)荷載作用，而計算溫度等于或低于-30℃時(shí)的焊接結構。因此，質(zhì)量較差、時(shí)效敏感性大、鋼材性能不夠穩定的沸騰鋼，僅用于除上述限制條件外的一般結構工程使用。由于Q235 - D鋼含有足夠的形成細晶粒結構的元素，同時(shí)對硫、磷元素控制較嚴格，故其沖擊韌性好，抵抗振動(dòng)沖擊荷載能力較強，尤其在一定低溫條件下選用更為合理。質(zhì)量等級為A的鋼，一般僅適用于受靜荷載作用的結構。

2．低合金高強度結構鋼的選用原則

我國生產(chǎn)供應的低合金高強度結構鋼，由于碳含量小于0.02％，因而有較好的韌性、可焊性和冷彎性能。摻人元素錳又能夠使珠光體細化，強度和韌性提高；摻人釩、鈮等元素后，鋼的強度進(jìn)一步提高；摻人稀土(RE)、銅(Cu)等特定元素可改善鋼的加工性能和提高其耐腐蝕性能。所以，按主要性能和特性分類(lèi)，稱(chēng)它為可焊接低合金高強度結構鋼。低合金高強度結構鋼比碳素結構鋼強度高，高強度結構鋼塑性和韌性好，而且抗沖擊、耐低溫、耐腐蝕能力強，并且質(zhì)量穩定。在鋼結構中，常采用低合金高強度結構鋼軋制的型鋼、鋼板和鋼管來(lái)建造橋梁、高層建筑及大跨度鋼結構建筑。

3．鋼筋混凝土結構用鋼筋和鋼絲的選用原則

鋼筋混凝土結構用鋼筋和鋼絲，主要是碳素結構鋼和低合金結構鋼的產(chǎn)品。目前普遍使用的有熱軋鋼筋、冷拔低碳鋼絲、碳素鋼絲、鋼絞線(xiàn)和熱處理鋼筋等。

(1)熱軋鋼筋的選用：HPB235級鋼筋是用碳素鋼Q235一B軋制的，宜作非預應力鋼筋；HRB335、HRB400級鋼筋是用普通質(zhì)量低合金鋼軋制的，適合用作非預應力鋼筋和預應力鋼筋；HRB500級鋼筋是用優(yōu)質(zhì)合金鋼軋制的，強度高，質(zhì)量好，適宜用作預應力鋼筋。

(2)冷拔低碳鋼絲的選用：GB 50204—1992規定，冷拔低碳鋼絲按機械強度分為兩級，乙級為非預應力鋼絲，直徑為3～5mm；甲級為預應力鋼絲，直徑為4mm和5mm，其強度更高。伸長(cháng)率應不低于1.0％～2.5％?；炷翗嫾S(chǎng)自行拔制的鋼絲，表面不準有銹蝕、傷痕、油污、皂漬和裂紋等外觀(guān)缺陷，伸長(cháng)率不合格者不準用于預應力混凝土構件中。

(3)預應力混凝土用鋼絲及鋼絞線(xiàn)的選用：預應力混凝土用鋼絲及鋼絞線(xiàn)由含碳量較高的優(yōu)質(zhì)碳素鋼盤(pán)條筋，經(jīng)酸洗、冷拔或者再回火處理而制成，具有強度高、柔性好、無(wú)接頭、施工方便、安全可靠等特點(diǎn)，適用于大跨度屋架、吊車(chē)梁等大型構件及V形折板配筋。碳素鋼絲按冷拔和矯直回火兩種方式由鋼廠(chǎng)供貨，成本較高。還可以將碳素鋼絲壓制成刻痕鋼絲并經(jīng)低溫回火后成盤(pán)供應，用于預應力混凝土中。

若將7根直徑為2．5～5mm的碳素鋼絲絞捻后，清除內應力，制成鋼絞線(xiàn)，可用于大型屋架、薄腹梁、大跨橋梁等大承載力的后張法預應力重型或大跨混凝土結構中。鋼絞線(xiàn)直徑9～15mm，破壞荷載達220kN，屈服荷載達185kN，其柔性好，無(wú)接頭，質(zhì)量穩定。

(4)熱處理鋼筋的選用：熱處理鋼筋強度高，綜合性能好，質(zhì)量穩定，錨固性好，節省鋼材，主要用于預應力鋼筋混凝土軌枕和其他預應力混凝土構件中。

例題：在動(dòng)荷載、焊接結構或嚴寒低溫條件下工作時(shí)，往往限制( )的使用。

A. 特殊鎮靜鋼 B．沸騰鋼

C. 半鎮靜鋼 D．鎮靜鋼

答案：B

例題：預應力混凝土用鋼絲及鋼絞線(xiàn)的具有（ ） 等特點(diǎn)，適用于大跨度屋架、吊車(chē)梁等大型構件及V形折板配筋。

A. 強度高 B. 柔性好

C. 無(wú)接頭 D. 安全可靠

E. 易焊接

答案：A、B、C、D