近年来，由塔材材质牌号错用导致的铁塔倾倒或构件失效问题屡次发生^[1-3]，因此开展在役输电线路铁塔塔材入网检验、提高在役铁塔安全稳定运行性尤为重要。掌握在役输电线路铁塔（常用Q235T、Q345T和Q420T 3种）现场无损材质鉴别技术，排除塔材牌号混用，将塔材检验预处理和锌层修复控制在国家标准允许的范围内，可为在役输电线路铁塔状态检修提供有效技术保障。

分别对Q235T、Q345T和Q420T成品塔材进行现场化学成分分析，具体数据如表 1所示。试验设备为PMI-MASTER型移动式直读光谱仪，检测精度为±0.03%。

表 1(Table 1)

表 1 试验塔材主要化学成分

表 1 试验塔材主要化学成分

表 1试验数据中，材质为Q235T的样品Si和Mn元素平均质量分数分别为0.15%和0.40%；材质为Q345T的样品Si、Mn元素平均质量分数分别为0.34%和1.46%；材质为Q420T的样品Si、Mn元素平均质量分数分别为0.36%和1.51%。Q235T材质平均质量分数比Q345T和Q420T两种材质的Si和Mn元素平均质量分数分别低0.29%、0.31%，1.06%、1.11%。

依据《YB/T 4163—2007铁塔用热轧角钢》 ^[4]，塔材常用Q235T、Q345T和Q420T化学成分见表 2（表中摘录质量等级为B级的3种材料的C、Si、Mn、S和P质量分数）。

表 2(Table 2)

表 2 标准中塔材的化学成分

表 2 标准中塔材的化学成分

由表 2可知，常用的Q235T、Q345T和Q420T塔材的化学成分存在不同，主要表现在Si、Mn的质量分数存在明显差异。

经过对2015年全年蒙西电网入网检验的359个塔材样品的检验报告进行统计分析^[5-6]，绘制出Q235T、Q345T和Q420T 3种材质的Si、Mn元素质量分数分布图，分别见图 1、图 2和图 3。

图 1(Figure 1)

图 1 材质Q235T元素Si和Mn质量分数分布图

图 2(Figure 2)

图 2 材质Q345T元素Si和Mn质量分数分布图

图 3(Figure 3)

图 3 材质Q420T元素Si和Mn质量分数分布图

由图 1、图 2和图 3可知，正常情况下，Q235T的Si元素质量分数集中于0.1%~0.2%，Mn元素质量分数集中分布于0.3%~0.5%。Q345T和Q420T的Si元素质量分数集中分布于0.3%~0.4%，Mn元素质量分数集中分布于1.4%~1.6%。

表 1中所列的样品Si、Mn元素试验数据与图 1、图 2和图 3所示的数据分布规律相吻合。使用精度为±0.03%的直读光谱仪，可以有效地从Q235T、Q345T和Q420T 3种材料中终筛选出Q235T塔材，从而实现对Q235T塔材的材质鉴别。

使用设备为EQUOTIP-3型便携式里氏硬度仪对所选塔材进行里氏硬度检验。试验选用D型冲击装置，试验精度为±10HLD。里氏硬度工作原理^[7]为：

式中  H_L—里氏硬度；

      V_R—冲击体回弹速度；

      V_A—冲击体冲击速度。

对每个样品进行12次测量，去除最大值和最小值后，将其余测量结果取平均值，同时进行了常温静态拉伸试验，具体数据见表 3。

表 3(Table 3)

表 3 塔材里氏硬度和拉伸试验数据

表 3 塔材里氏硬度和拉伸试验数据

从表 3试验数据可以看出，Q235T、Q345T和Q420T 3种塔材随着屈服强度的增加，里氏硬度明显增加；Q345T和Q420T两种塔材的里氏硬度相差较大，差值在76~88HLD，因此通过里氏硬度（D型冲击装置）可以实现对Q345T和Q420T塔材的材质鉴别。

本研究是在对在役塔材损伤可控的前提条件下进行的现场材质鉴别。损伤可控是指检测点预处理对塔材损伤的控制和检验后检测点表面锌层的修复，以及修复后锌层可靠性试验。检验过程中采用的直读光谱仪和里氏硬度仪对塔材的损伤可忽略不计。

测量角钢边厚度，筛选厚度为正偏差的部位作为检测点。对选取的检测点进行磨抛处理，得到粗糙度小于等于1.6 μm的基体表面，磨抛面积不大于10 cm²。使用设备为便携式金相磨抛机，磨抛控制厚度为0.2 mm。磨抛处理后的角钢尺寸如果发生变化，应控制角钢边厚度在表 4所示的允许偏差范围内^[4]。

表 4(Table 4)

表 4 角钢边厚度偏差标准数据

表 4 角钢边厚度偏差标准数据

《GB/T 2694—2010输电线路铁塔制造技术条件》 4.10.7指出^[8]，总漏镀面积不超过每个镀件总面积的0.5%，且每个漏镀面积不超过10 cm²的漏镀件可以采用涂富锌涂层的方法进行修复处理，修复层厚度不得低于原镀锌层厚度，且应比标准要求的镀锌层最小厚度厚30 μm。

本文选用专用热浸镀锌修补漆进行锌层修复。修复后的锌层表面呈灰色或暗灰色，无结瘤、积锌和锐点缺陷。

修复层可靠性检验包括厚度测量和附着性试验。采用Quanix8500型磁阻式锌层厚度测量仪进行锌层厚度检测，测量数据见表 5。附着性试验采用锉刀法进行，未发生剥落和起皮现象。修复后锌层可靠性试验表明，修复层厚度和附着性试验满足相关标准要求^[8-9]。

表 5(Table 5)

表 5 修复前、后锌层厚度测量数据

表 5 修复前、后锌层厚度测量数据

本文经过对铁塔常用Q235T、Q345T和Q420T塔材进行无损材质鉴别分析，得出如下结论。

（1）使用Si、Mn元素检出精度为±0.03%的直读光谱仪，可实现对Q235T塔材的材质鉴别；

（2）使用精度为±10 HLD的里氏硬度仪，可实现对Q345T和Q420T塔材的材质鉴别；

（3）检测点预处理方法、锌层修复方法对塔材的损伤可控，整个检验过程属于无损检验。