[发明专利]一种低温用角钢及其制造方法

说明书

技术领域

本发明属于低温钢领域，具体讲涉及一种低温用热轧角钢及其制造方法。

背景技术

材料的低温断裂问题是在上世纪三四十年代随着大型钢结构应用而生，上世纪30年代比利时哈塞尔特大桥在建成仅14个月后发生断裂坠毁，当时气温为-20℃。柏林附近跨越公路的桥梁，于1938年1月2日当温度急剧下降至-10℃时发生局部破坏，桥身上出现长达3m的裂缝。50年代，加拿大魁北克的一座桥梁，在通车27个月后发生断裂坠毁，当时气温为-35℃。1965年12月27日，北海气田“海宝”号海洋钻机井架倒塌下沉，时温为3℃。1984年1月4日，我国新疆发生一起工程起重机吊臂脆断事故，造成1人死亡，当时的工作环境温度为-15℃。研究表明，材料的应力低于屈服极限，也低于设计需用应力，钢材依然脆断失效，事故发生突然，过程短暂迅速，人们通过反思研究事故起因，确定低温是导致材料破坏的直接原因。

我国幅员辽阔，在北方很多地区冬季气温在-20℃以下，极限气温达-40℃以下，尤其是东北地区，属寒温带和寒带气候地区，具有气温低、温差大、降雪量大、空气密度大等特征，且持续得时间较长，低温出现时间一般3～6个月以上，在大、小兴安岭地区年平均气温都在0℃以下。东北地区最冷月温度大致在-10℃～-30℃之间，其中兴安岭地区各地极端最低温度的多年平均值大多在-40℃左右，而极值可达-45℃左右，随着近几年来，大气与自然环境的剧烈变化，极端天象出现频率增加，表1统计了我国部分地区的计算低温T_j(取自采暖规范，是50年中连续5天低温的平均值)和历史上出现的最低气温T_z。

表1我国部分地区的计算低温T_j和历史上出现过的最低气温T_z(℃)

低温钢主要应具有如下的性能：①韧性-脆性转变温度低于使用温度；②满足设计要求的强度；③在使用温度下组织结构稳定；④良好的焊接性和加工成型性；关于低温用钢的专利技术如下：

已经授权的公开号为CN101545077A、发明名称为《一种低温用钢及其制造方法》的发明专利，公开了一种低温钢板及制造方法，主要为针对低温钢板的开发，其低温钢在-80℃下具有优异的低温韧性，主要用于石油天然气管线、低温储气罐体LPG、LNG的低温钢板。该技术方案中贵金属Ni元素的含量为0.05-0.35％。

申请号为201010157592.X、发明名称为《高强度低温韧性钢》的发明专利申请，其公开了一种鱼尾板钢技术方案，适用于作为高寒地区低温条件下使用的工程机械、铁路配件用钢，如铁路钢轨用接头夹板等，属于中炭低硅钢，其在-40℃冲击功为28.6-36J，屈服强度为680-780MPa，低温钢的化学成分中包含贵金属Ni元素和Mo元素，提高了低温钢的生产成本。

申请号为200910019494.7、发明名称为《一种-40℃至-60℃低温冲击韧性热轧H型钢及其制备方法》的发明专利申请，其公开了一种适用于-40℃至-60℃低温下使用的热轧H型钢，其V型试样在-40℃至-60℃下冲击功超过27J。H型钢的化学成分中贵金属Ni元素的含量为0.30-0.90％。

上述钢种均含有贵金属Ni元素。

近年来，我国输电铁塔在低温下的脆断引起了国内专家的广泛关注。按照我国电网规划，将在东北、华北、西北地区建设多条输电线路，这些地区冬季气温较低，最低温度将达-40℃以下，输电铁塔用材规格大、载荷大、施工条件恶劣，目前对现有角钢在不同低温情况下的性能差别缺乏试验研究，对高寒地区电网用钢应具有的性能，没有相关试验数据支撑。现有的钢种在-40℃低温条件下，韧性和塑性都大幅度的降低，现有技术标准能否满足恶劣低温条件下电网稳定运行要求还不清楚。

输电线路铁塔用材主要以Q235和Q345热轧角钢型材为主，按照国家电网公司部署，近年来Q420B角钢在输电铁塔中得到了广泛应用，Q460C角钢也在部分试点工程中得到了应用。在北方很多地区冬季气温在-20℃以下，极限气温达-40℃以下，在这样的气温下，按照GB/50017-2003《钢结构设计规范》的要求，钢结构用钢选择，一般按工作温度T来选择其质量等级：-20℃≤T＜0℃，选择C、D级钢；T＜-20℃时，选择D、E级钢。依照以上规定，需要选用D级、甚至E级钢材，才能满足输电铁塔运行要求。