Baja Kekuatan Tinggi dalam Konstruksi Menara Transmisi: Perspektif Insinyur Lapangan tentang Aplikasi dan Teknologi Pengelasan Kritis

Pengarang: Insinyur Pengelasan Lapangan Senior, 22 tahun dalam pembangunan saluran transmisi (1997–2019, kemudian konsultan independen)
Lokasi direferensikan: Daerah pegunungan Sichuan (500proyek kV Luzhou – Zigong), pesisir Zhejiang (peningkatan 220kV yang rawan topan), dan sebuah 2023 perbaikan darurat di badai es Hunan.

---

1. Mengapa Saya Menulis Ini—dan Mengapa Anda Harus Peduli

Anda membuka lembar spesifikasi untuk a menara transmisi proyek. Klien menuntut baja Q690 atau bahkan Q960. Petugas pengadaan Anda mengangkat alis. Tukang las Anda—orang baik, bersertifikat, tapi dulunya Q345 dan mungkin Q420—mereka melihatmu seperti kamu baru saja memberi mereka sepotong pelat baja. "Bos, benda ini retak jika kamu bersin.”

Saya pernah ke sana. Lebih sering daripada yang bisa saya hitung.

Inilah masalahnya: baja berkekuatan tinggi di menara transmisi bukan lagi pilihan. Jaringan Listrik Negara Tiongkok kini mewajibkan UHSS (baja berkekuatan sangat tinggi, biasanya menghasilkan ≥690 MPa) untuk tegangan ultra-tinggi baru (UHV) koridor melintasi Sungai Yangtze dan melalui zona seismik. Itu 2025 revisi DL/T 5254—ya, Saya mengikuti beberapa pertemuan peninjauan tersebut—secara eksplisit mendorong batas atas kekuatan hasil 460 MPa ke 690 MPa untuk anggota tegangan kritis. Mengapa? Dua alasan, keduanya sangat sederhana: berat, dan angin.

Rentang 100 meter yang menggunakan Q690 dapat mengurangi 18–22% bobot menara dibandingkan dengan Q420. Ini bukan hanya penghematan baja. Itu adalah pondasi beton yang terselamatkan. Perjalanan lift helikopter berkurang jika Anda membangun di punggung gunung tanpa akses jalan raya. Itu sebabnya.

Namun inilah yang tidak diberitahukan oleh kode desain kepada Anda. Mereka tidak memberi tahu Anda tentang shift malam di bulan November 2021, ketika obor pemanas kehabisan propana di tengah jalan melalui akar, dan keesokan paginya kami menemukan retakan setinggi tiga inci di sepanjang zona yang terkena dampak panas. Mereka tidak memberi tahu Anda cara berdebat dengan manajer proyek yang menganggap "pemanasan awal" berarti mengayunkan obor secara samar ke arah baja selama tiga puluh detik.

Jadi saya menulis ini. Bukan sebagai profesor. Bukan sebagai insinyur penjualan. Sebagai pria yang memegang alat penyengat, mengkalibrasi detektor cacat ultrasonik di 2 pagi, dan menandatangani pada sendi-sendi yang telah disandangnya 500 kV selama enam tahun sekarang tanpa satu pun kegagalan.

---

2. Perilaku Material: Apa yang Sebenarnya Rusak, dan Mengapa

Mari kita mulai dengan gajah di bengkel. Q690, S690, atau nama kepemilikan apa pun yang dicap oleh pemasok Anda—bahan ini memiliki ketangguhan yang lebih rendah di zona yang terkena dampak panas (Haz) daripada baja ringan. Periode. Setara karbon yang lebih tinggi (Periksa) dan kemampuan pengerasan berarti dalam pendinginan cepat, Anda mendapatkan pulau martensit. Martensit itu keras. Martensit juga rapuh. Salah mengelasnya, dan pada dasarnya Anda telah membuat crack starter bawaan.

Meja 1: Kelas Baja Menara Transmisi Khas—Perbandingan Kimia dan Mekanik

\[
\teks{Periksa} = C + \Frac{Mn}{6} + \Frac{Kr + Mo + V}{5} + \Frac{Di dalam + dengan}{15}
\]

Anda melihat bahwa Q690 Ceq di 0.52? Ini adalah batas untuk pengelasan lapangan tanpa kontrol hidrogen yang ketat. Sekarang lihat Pcm. Apa pun di atas 0.28 mulai merasa gugup. Q960? 0.33. Itu bukan sebuah pengelasan; itu adalah perjanjian bunuh diri jika Anda tidak mengambil tindakan pencegahan.

Berikut pengamatan pribadi: musuh sebenarnya tidak selalu logam las. Ini adalah HAZ berbutir kasar yang berdekatan dengan garis fusi. Pada Q690, zona itu dapat melihat suhu puncak >1400° C, ukuran butir melonjak hingga ASTM 3 atau lebih kasar, dan jika pendinginan terlalu cepat—bam. Anda mendapatkan struktur mikro yang terlihat seperti pecahan kaca di bawah mikroskop. Saya sendiri yang telah mengukir sampelnya. Saya sudah melihatnya.

Jadi kenapa tidak dinormalisasi saja setelahnya? Karena Anda tidak dapat melakukan post-heat-treat pada kaki menara setinggi 75 meter di lapangan. Tidak ada tungku yang cocok dengan menara transmisi. Anda hidup dengan struktur mikro yang dilas. Itulah kendala yang kami lawan setiap hari.

---

3. Masalah Hidrogen—Dan Bagaimana Kita Berhenti Berpura-pura Tidak Ada

Retakan dingin yang disebabkan oleh hidrogen. Kita semua tahu namanya. Kita semua menganggap elektroda kita cukup kering.

Sebenarnya tidak.

Kembali masuk 2015, pada proyek penguatan pantai Fujian, kami kehilangan tujuh sambungan pada satu menara karena retak pada jari kaki. Itu ditemukan selama MPI (pemeriksaan partikel magnetik) pagi hari setelah pengelasan. PM bersikeras bahwa ini adalah “kesalahan tukang las.” Ternyata tidak. Itu adalah hidrogen. Elektroda hidrogen rendah (E7015, jika Anda penasaran) telah disimpan di gudang yang tidak dipanaskan selama tiga hari. Kelembaban di Fujian pada bulan April? Delapan puluh lima persen. Tidak ada kue. Dilarang memegang oven di lokasi kerja. Cukup “keluarkan dari kotaknya dan las”.

Saya akan memberi tahu Anda nama-namanya, tapi saya tidak berbicara dengan manajer proyek itu selama sebulan.

Inilah perbaikannya, dan itu tidak bisa dinegosiasikan:

Meja 2: Tindakan Pengendalian Lapangan untuk Pengelolaan Hidrogen (Daftar Periksa Pribadi Saya)

Saya tidak peduli jika Anda menggunakan kabel padat, berinti fluks rutil, atau berinti logam. Jika peringkat hidrogen habis pakai Anda melebihi 5 mL/100g pada Q690, kamu sedang berjudi. Dan rumah selalu menang.

Satu hal lagi: memanaskan lebih dulu. Saya telah mendengar setiap alasan. “Cuacanya hangat.” “Itu hanya las paku.” “Kami memanaskan sambungan terakhir dan inspektur bahkan tidak memeriksanya.” Omong kosong. Lasan paku retak terlebih dahulu. Mereka menjadi tempat inisiasi kegagalan sendi total. Saya pernah melihat paku las—hanya berupa gumpalan kecil berukuran 20 mm—yang menimbulkan retakan sepanjang 120 mm menembus logam dasar dalam semalam..

Sekarang saya memerlukan krayon penunjuk suhu di setiap stasiun. Bukan senjata inframerah kecuali dikalibrasi pagi itu. Bukan “menyentuhnya dan melihat apakah panas”. Krayon meleleh pada suhu tertentu. Mereka tidak berbohong.

---

4. Kualifikasi Prosedur Pengelasan: Apa Kata Makalah vs. Apa yang Berhasil

Mari kita bicara tentang PQR (Catatan Kualifikasi Prosedur). Secara teori, ini adalah ujian yang ketat. Pada kenyataannya, kondisi laboratorium bersih, tukang las adalah yang terbaik di toko, perlengkapannya sempurna, dan tidak ada seorang pun yang mengelas perancah dalam angin berkecepatan 20 knot 30 meter di atas beton.

Saya telah melihat PQR yang lolos pada S690 tanpa pemanasan awal. Saya telah melihat uji dampak CVN pada suhu -40°C yang mencapai 150J. Angka yang indah. Kemudian Anda pergi ke situs, dan Anda kesulitan mendapatkan 47J pada suhu -20°C.

Mengapa? Laju pendinginan.

Kupon tes PQR biasanya berbentuk pelat tebal, terkendali, sering dilas dalam posisi datar dengan masukan panas yang banyak. Kondisi lapangan? Vertikal ke atas, akses terbatas, bagian lebih tipis yang mendingin lebih cepat. Pendinginan lebih cepat = kekerasan lebih tinggi = ketangguhan lebih rendah.

Aturan saya: Turunkan PQR. Jika laboratorium mengatakan 1.5 kJ/mm dapat diterima, targetkan 1,8–2,0 kJ/mm di lapangan. Jika di laboratorium tertulis pemanasan awal 100°C, beri saya 120°C. Membangun margin.

Ini sebuah kasus. 2022, Sebuah 690 Sambungan pengganti MPa di menara penyeberangan Sungai Yangtze. PQR asli menggunakan GMAW dengan Ar+20%CO2, 1.2kawat mm, masukan panas 1.3 kJ/mm. Charpy V-notch pada -40°C rata-rata 89J. Bagus. Di lokasi, pengelasan produksi pertama—parameter yang sama—gagal UT. Kami menghentikannya. Lab menguji kekerasan HAZ: 412 HV10. Itu adalah batas untuk perengkahan tegangan sulfida, apalagi retak dingin.

Kami meningkatkan masukan panas ke 1.7 kJ/mm dengan memperlambat kecepatan gerak dan sedikit melebarkan tenunan. Kekerasan turun menjadi 365 HV10. Diuji ulang UT: lulus. Kekerasan? Tidak pernah diukur di lokasi, tapi kekerasan menceritakan kisahnya.

Meja 3: Pengaruh Masukan Panas terhadap Kekerasan HAZ (Q690D, 20pelat mm, diukur oleh saya)

Terlalu rendah dan Anda sulit. Terlalu tinggi (lebih 2.0 kJ/mm) dan pengasaran butiran akan membuat Anda kehilangan ketangguhannya. Titik terbaik untuk pengelasan lapangan Q690: 1.6–1,9 kJ/mm.

---

5. volt 2023, Hunan: Studi Kasus Hampir Gagal

Badai es. Jaringan listrik Hunan. Lengan silang menara 220kV—baja Q690—gagal pada pengelasan flensa. Tidak ada keruntuhan, untungnya. Retakan itu menyebar 60% melalui bagian sebelum penangkapan. Kami dipanggil untuk menilai dan memperbaiki.

Apa yang saya temukan:

• Bahan habis pakai pengelasan: E71T-1C berinti fluks, 1.6mm. Peringkat hidrogen: 8 mL/100g tipikal.
• Tidak ada catatan pemanasan awal. Tukang las mengatakan mereka “menghangatkannya sedikit.”
• Ambien: -5° C, angin dingin mungkin -12°C.
• Desain bersama: kemiringan tunggal, 45°, permukaan akar 2mm, celah akar 3mm.

Retakan dimulai di bagian jari kaki, berlari sepanjang HAZ, kemudian diubah menjadi logam las. Permukaan patah: berkilau, granular. Retakan dingin klasik dengan bantuan hidrogen, dengan mungkin beberapa tekanan penahan dari ketidaksesuaian ketebalan flensa.

Kami tidak hanya memperbaikinya. Kami mengulangi seluruh prosedur.

resep saya:

1. Ganti bahan habis pakai. Keluarlah inti fluks. Datanglah GMAW kawat padat dengan 82%Ar/18%CO2, hidrogen yang dapat difusi dijamin ≤3 mL/100g.

2. Pemanasan awal wajib. 120°C minimal. Diperiksa setiap 30 menit.

3. Kontrol suhu antar-pass. Maks 200°C. Tetap konsisten.

4. Pelepasan hidrogen pasca pengelasan. Tahan pada suhu 150°C selama 2 jam segera setelah pengelasan, dibungkus dengan selimut isolasi termal.

5. Menggiling jari kaki. Penggilingan radius sedikit untuk mengurangi konsentrasi tegangan. Ini adalah asuransi murah. Membutuhkan waktu sepuluh menit. Mencegah retak pada jari kaki.

Sambungan yang diperbaiki diperiksa kembali setelah enam bulan. Tidak ada indikasi. Menara ini masih berdiri.

Anda belajar lebih banyak dari proyek yang hampir gagal dibandingkan dari proyek yang sempurna.

---

6. 2025 Tren: Apa yang Berubah (dan Apa yang Tidak)

Pada saat saya menulis ini (lebih awal 2025), tiga shift mengubah cara kami bekerja dengan HSS di menara.

Pertama: pengelasan robot. State Grid sedang menguji coba robot gantri bergerak untuk pengelasan bengkel kaki menara. Ini bukan fiksi ilmiah—ini terjadi di Zhengzhou, mereka mengelas Q690 dengan busur laser-hibrida, dan kontrol masukan panas ±0,05 kJ/mm. Saya skeptis tentang robot lapangan, tetapi di toko prefabrikasi, mereka menghilangkan satu variabel terbesar: ketidakkonsistenan manusia.

Kedua: baja TMCP. Baja olahan yang dikontrol secara termo-mekanis mulai berkembang. Ceq yang lebih rendah, ketangguhan yang lebih baik. Saya melihat uji coba Q690TMCP tahun lalu. Ceq adalah 0.46, PCm 0.26. Itu mendekati level Q420 yang lama. Kami mengelasnya dengan pemanasan awal 75°C, tidak ada retak, kekerasan HAZ 335 HV10. Jika TMCP menjadi standar, separuh sakit kepala akibat pengelasan saya hilang. Namun biayanya masih 15–20% lebih tinggi. Klien ragu-ragu.

Ketiga: itu 2024 DL/T 5254 amandemen. Hal ini belum diketahui secara luas, tetapi bahasa rancangan sekarang memerlukan pemanasan awal minimal 100°C untuk setiap komponen Q550+, apa pun ketebalannya. Itu adalah perubahan besar. Sebelumnya, pemanasan awal sering kali diabaikan untuk bagian yang tipis (<16mm). Tidak lagi. Data mengenai cold cracking pada HSS berdinding tipis terlalu menarik untuk diabaikan.

Meja 4: 2024 Draf Perubahan pada DL/T 5254 (Sebagian, Tidak resmi)

Hal ini akan memberikan pukulan berat bagi industri ini. Saya telah melihat pemasok bergegas mengubah merek Q550 menjadi “premium low-preheat grade.” Baca cetakan kecilnya.

---

7. Faktor Budaya dan Lokal yang Tidak Akan Anda Lihat dalam Standar ISO

Izinkan saya menjauh dari metalurgi sebentar.

Saya pernah bekerja di Sichuan, di mana menaranya berlabuh di tebing batu pasir, dan satu-satunya cara untuk menaikkan peralatan adalah dengan derek kabel atau dengan tangan. Saya pernah bekerja di Jiangsu, rata seperti meja, tetapi kelembapan membuat kawat Anda berkarat sebelum Anda menggulungnya. Saya telah melatih tukang las di Guangdong yang mempelajari keterampilan mereka di galangan kapal dan dapat menjalankan manik-manik vertikal yang tampak seperti alur mesin.. Dan saya telah bekerja dengan kru di daerah terpencil Yunnan yang belum pernah menyentuh Q690 sebelum tahun lalu.

Yang saya tahu adalah: Tingkat rata-rata tukang las Tiongkok sangat terampil dalam pengelasan posisi. Model pemagangan mereka kuat. Namun mereka sering kali tidak memiliki perlengkapan dan dukungan yang memadai. Seorang tukang las Amerika mungkin memiliki insinyur pengelasan khusus di lokasi. Di China, teknisi lokasi—saya—meliput pengelasan, lari, beton, survei, dan keamanan. Anda tidak dapat mengatur secara mikro setiap obor.

Jadi saya tidak melakukannya.

Saya fokus pada beberapa hal penting. Memanaskan lebih dulu. persimpangan. Kontrol hidrogen. Jika saya melakukannya dengan benar, segala sesuatu yang lain mengikuti.

Lebih jauh: rantai pasokan regional penting. Di Zhejiang, kami memiliki akses ke elektroda LB-52U Jepang, hidrogen ultra-rendah, tapi mahal. Pedalaman, kami menggunakan merek dalam negeri dengan variabilitas yang lebih tinggi. Saya menguji setiap batch sekarang. Bukan kepercayaan, memeriksa.

---

8. Mengapa Saya Masih Memilih SMAW untuk Root Pass Tertentu (Melawan Semua Tren)

Ini adalah bid'ah 2025. Semua orang mendorong GMAW, FCAW, bahkan laser hibrida. Tingkat deposisi yang lebih tinggi. Dibutuhkan lebih sedikit keterampilan.

Tapi pada root pass Q690, terutama pada posisi overhead atau vertikal, Saya terkadang masih menentukan SMAW dengan elektroda dasar. E7015, E7016. Mengapa?

Karena transfer arus pendek GMAW, kecuali disetel dengan sempurna, dapat menghasilkan fusi yang tidak sempurna pada permukaan akar. Di HSS, itu adalah permulaan yang retak. Saya sudah memiliki cukup akar GMAW di NDT pada sambungan dengan pengekangan tinggi agar berhati-hati. SMAW lebih lambat. Ini lebih bergantung pada operator. Tapi kekuatan busur menembus dinding samping, dan seorang tukang las yang terampil merasakan perpaduannya. Umpan balik taktil tidak ada dalam proses semi-otomatis.

Jadi prosedur khas saya untuk sambungan menara Q690 yang kritis:

1. Lulus root SMAW, 3.2mm elektroda, DCEN, 110–130A.
2. Isi dan tutup GMAW, 1.2kawat mm, Ar/CO2, transfer semprotan jika memungkinkan.
3. Cap pass mengurangi arus listrik untuk menyempurnakan struktur butiran HAZ.

Sekolah tua? Ya. Efektif? Juga ya.

---

9. Kesimpulan: Tukang Las Bukanlah Mata Rantai Terlemah—Sistemnya Adalah

Saya sudah berkecimpung di industri ini sejak itu 1997. Saya telah melihat baja menara berevolusi dari A3F (pada dasarnya baja ringan) ke Q420, lalu Q550, sekarang Q690, dan segera Q960 pada proyek percontohan. Setiap lompatan kekuatan disertai dengan lompatan dalam kesulitan kemampuan las. Dan setiap saat, reaksi langsungnya adalah menyalahkan tukang las. “Teknik yang buruk.” “Kurangnya keterampilan.”

Hampir tidak pernah hanya tukang las saja.

Bagian pengadaanlah yang membeli elektroda berdasarkan harga per kilo, bukan hidrogen yang dapat difusi. Itu adalah jadwal yang tidak memberikan waktu untuk pemanasan awal. Inspekturlah yang mengesahkan sambungan dengan penyertaan terak karena “itu bukan anggota utama.” Ini aku, Kadang-kadang, tidak menjelaskan dengan cukup jelas mengapa kita perlu menutup oven elektroda.

Baja berkekuatan tinggi pada menara transmisi akan tetap ada. Metalurgi sudah matang. Prosedur pengelasan dipublikasikan. Yang hilang adalah kemauan untuk melaksanakannya, hari demi hari, shift demi shift, tanpa jalan pintas.

Saya menulis ini karena saya lelah menggali retakan pada HAZ yang seharusnya tidak pernah retak. Saya menulis ini karena ada teknologi yang membuat sambungan Q690 dapat diandalkan seperti Q235. Itu hanya membutuhkan rasa hormat terhadap materi.

Lain kali Anda melihat menara transmisi, lihat lasnya. Jika mulus, seragam, tidak ada yang meremehkan—seseorang peduli. Seseorang memanggang elektrodanya. Seseorang menyeka air hujan dari sambungannya. Seseorang menggunakan krayon suhu di 2 Hubungi kami. pada bulan Desember.

Seseorang itu bukanlah mata rantai yang lemah. Itu seseorang yang menyebabkan lampu tetap menyala.

---

— Insinyur Lapangan Senior
22 tahun. Masih membawa krayon suhu di saku jaket.