邱峰針 陳欽燁
摘要:在輸電線路鐵塔中,火曲角鋼是常用部件之一,塔型越是復(fù)雜,該部件的實(shí)際用量便會(huì)越多?;鹎卿摬痪邆涠位鹎男阅?,一旦不合用,只能報(bào)廢處理,浪費(fèi)人力和財(cái)力。鑒于此,文章以輸電線路鐵塔火曲角鋼處理工藝為研究對(duì)象,介紹了火曲角鋼的理論計(jì)算和加工工藝要求,并結(jié)合實(shí)例加以探討,以期為業(yè)內(nèi)人士提供有益參考。
關(guān)鍵詞:輸電線路;鐵塔;火曲角鋼;處理工藝;火曲設(shè)計(jì) 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A
中圖分類號(hào):TM753 文章編號(hào):1009-2374(2015)11-0082-02 DOI:10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.11.041
在輸電線路鐵塔中,受塔身坡度等諸多因素的影響,經(jīng)常需要采用火曲角鋼以加強(qiáng)連接,因而角鋼的火曲質(zhì)量至關(guān)重要,將會(huì)對(duì)輸電線路鐵塔的整體安裝質(zhì)量產(chǎn)生直接且重要的影響。值得一提的是,塔型越是復(fù)雜,該部件的實(shí)際用量便會(huì)越多。火曲的傳統(tǒng)方法普遍存在加工誤差偏大問題,再加上這一類角鋼不具備二次火曲的性能,一旦不合用,只能報(bào)廢處理,浪費(fèi)人工和金錢,而這一類角鋼均為輸電線路鐵塔的重要部件,其質(zhì)量關(guān)系著整基鐵塔的質(zhì)量。因而針對(duì)輸電線路鐵塔火曲角鋼處理工藝進(jìn)行深入研究具有相當(dāng)積極的現(xiàn)實(shí)意義。
1 火曲角鋼的理論計(jì)算
在輸電線路鐵塔火曲設(shè)計(jì)中,角鋼火曲常見型式有三種:一是邊坡主材火曲;二是加強(qiáng)角鋼火曲;三是內(nèi)、外包角鋼火曲。
1.1 變坡處主材火曲
當(dāng)角材主材同時(shí)處于兩種不同坡度的塔體中時(shí),這一角材便需要接受火曲處理,以滿足安裝要求。這一類火曲主要包括兩種情況:情況一,在干字塔結(jié)構(gòu)塔身中,主材于變坡部位沒有開斷;情況二,邊橫擔(dān)主材、中橫擔(dān)兩者沒開斷,另外,需要對(duì)邊橫擔(dān)進(jìn)行預(yù)拱以及收口處理。對(duì)于情況一,也就是對(duì)角鋼兩肢做面上火曲處理,尤其是在長(zhǎng)方形鐵塔之中,角鋼兩個(gè)面上的火曲度數(shù)應(yīng)同時(shí)滿足下述條件:
考慮到當(dāng)前的鐵塔絕大多數(shù)采用的是正方塔結(jié)構(gòu),因而不管是火曲度數(shù)又或者是火曲線,兩個(gè)面均相同。因而可對(duì)雙面火曲進(jìn)行轉(zhuǎn)換,使其成為角鋼筋上火曲,火曲點(diǎn)為雙面火曲線中兩火曲線在筋上的交點(diǎn)。在這一情況中,A=A1、B=B1、C=C1。對(duì)火曲度數(shù)值進(jìn)行計(jì)算時(shí)采用下述公式:
對(duì)于情況二,又可細(xì)分為兩種情況:一是單面火曲;二是雙面火曲。對(duì)于單面火曲,其橫擔(dān)無(wú)需做預(yù)拱處理,工藝難度不大,變坡線也便是其火曲線。對(duì)火曲度數(shù)值進(jìn)行計(jì)算時(shí)采用下述公式:
對(duì)于雙面火曲,其橫擔(dān)需要做預(yù)拱處理??紤]到鐵塔加工屬于一種粗加工,橫擔(dān)預(yù)拱形成的角鋼彎曲度一般僅需要控制在1°以下,因而可采用橫擔(dān)上小材拉伸的辦法以實(shí)現(xiàn)預(yù)拱的效果。可將這一情況當(dāng)作單面火曲考慮,至于火曲度數(shù)可采用下述公式進(jìn)行計(jì)算:
1.2 加強(qiáng)角鋼火曲
在輸電線路鐵塔中,加強(qiáng)角鋼又被稱作貼材。火曲貼材大部分設(shè)置在塔身本體以及邊橫擔(dān)連接部位。火曲線應(yīng)和塔身主體線保持平行,然而在具體加工環(huán)節(jié),最常用的做法是讓火曲線和貼材料保持垂直?;鹎€的偏移會(huì)直接導(dǎo)致加強(qiáng)角鋼上的孔位偏移,所以在確定火曲線的基礎(chǔ)上,應(yīng)考慮適當(dāng)移動(dòng)孔位以滿足實(shí)際安裝的需要。由大量的加工經(jīng)驗(yàn)可知,孔位尺寸的實(shí)際偏移主要取決于火曲度數(shù)。變坡線也就是所謂的火曲線,火曲度數(shù)采用下述公式進(jìn)行計(jì)算:
2 加工工藝要求
在具體加工環(huán)節(jié),應(yīng)予以嚴(yán)格的清根或者鏟背處理,如果遇到火曲度數(shù)偏大(>8°)的包角鋼火曲,則應(yīng)進(jìn)行割豁口處理。在火曲處理之后,應(yīng)使用一致厚度的三角形聯(lián)板進(jìn)行鑲嵌焊接處理,并磨平。對(duì)于火曲角鋼處理工藝而言,應(yīng)重點(diǎn)做好下述特殊處理:
2.1 局部加熱
在輸電線路鐵塔之中,角鋼材質(zhì)均為Q235或Q345鋼,其硬度高、不易彎曲,在應(yīng)力影響下容易出現(xiàn)細(xì)小裂紋,因此,在火曲角鋼處理之后,應(yīng)對(duì)火曲進(jìn)行局部高溫加熱處理,降低其變形抗力,具有更好的可塑性,從而更好地保護(hù)結(jié)構(gòu)免遭破壞。
2.2 開口處理
當(dāng)規(guī)格超過∠100×8或者火曲度數(shù)較大(>8°)時(shí),對(duì)角鋼進(jìn)行火曲處理之前,都應(yīng)該于火曲點(diǎn)部位開口,待開口制彎結(jié)束之后,再進(jìn)行鑲焊及打磨處理。
2.3 校正孔形、校平火曲點(diǎn)
對(duì)角鋼進(jìn)行火曲處理之后,材料處于拉伸狀態(tài),火曲線兩側(cè)的一些孔有可能發(fā)生變形,所以應(yīng)對(duì)其進(jìn)行校正,并使其成圓形。除此之外,待制彎結(jié)束之后,需要對(duì)熱應(yīng)力等因素導(dǎo)致的變形予以校平處理。
3 實(shí)際應(yīng)用
3.1 問題提出
某500kV輸電線路鐵塔工程,其變坡處報(bào)廢率竟然超過50%以上,經(jīng)過系統(tǒng)分析發(fā)現(xiàn)其主要原因包括兩方面:(1)放樣存在失誤,火曲線沒有達(dá)到要求精度;(2)在火曲處理之后,角鋼發(fā)生變形延伸的問題,從而造成角鋼火曲位置發(fā)生一定的移位。
現(xiàn)階段,鐵塔企業(yè)已經(jīng)逐漸放棄了二維放樣軟件,改用更為理想的三維實(shí)體放樣軟件,如此一來(lái),在理論層面上達(dá)到了“所見即所得”的效果,很好地解決了受放樣失誤影響而造成的火曲位置不理想的問題;對(duì)于火曲角鋼正確性不理想而言,其關(guān)鍵因素在于處理工藝相對(duì)落后,因?yàn)樵趥鹘y(tǒng)工藝中,往往是先制孔,然后火曲,容易導(dǎo)致角鋼發(fā)生變形以及延伸等一系列問題,最終造成實(shí)際火曲位置的較大偏移。
3.2 原因分析
通過反復(fù)的手工計(jì)算、認(rèn)真的現(xiàn)場(chǎng)觀察以及相關(guān)數(shù)據(jù)的比較,并結(jié)合相關(guān)軟件應(yīng)用,最后發(fā)現(xiàn)造成火曲角鋼正確性不理想的原因集中體現(xiàn)在下述方面:(1)傳統(tǒng)處理工藝中,往往是先制孔,然后確定火曲線的具體位置,難以保證火曲位置具有足夠的準(zhǔn)確性,如此一來(lái),導(dǎo)致加工誤差超標(biāo),無(wú)法滿足設(shè)計(jì)要求;(2)車間操作人員對(duì)角鋼進(jìn)行火曲處理時(shí),對(duì)角鋼變形的判斷缺乏足夠依據(jù),通常采用人工估算的辦法,如此一來(lái),無(wú)法保證角鋼火曲處理之后所有孔位的準(zhǔn)確性。
3.3 改進(jìn)措施
3.3.1 對(duì)傳統(tǒng)處理工藝流程進(jìn)行改變,即采用“先制造半邊孔,然后火曲處理,最后制造另外半邊孔”這一更為合理的思路。
3.3.2 在下料過程中,應(yīng)在既有長(zhǎng)度上適當(dāng)?shù)卦O(shè)置余量,一般加長(zhǎng)10~20mm。
具體方法以及步驟如下:(1)制作出半邊孔;(2)準(zhǔn)確畫出火曲線,然后予以火曲處理;(3)將這一火曲角鋼所連接正、側(cè)面板A和B與火曲角鋼已經(jīng)制作完成的半面孔通過螺栓有效連接牢固,并參考板A和B螺栓孔于角鋼上所對(duì)應(yīng)的映射,對(duì)孔中心進(jìn)行準(zhǔn)確標(biāo)識(shí),接下來(lái)制作另外的半邊孔,并切除余量。最終一件優(yōu)質(zhì)的火曲角鋼便成型了。
3.3.3 按照上述處理工藝流程,制作得到的火曲角鋼通常能夠具有比較準(zhǔn)確的火曲線位置,很好地規(guī)避了由于角鋼火曲延伸問題而導(dǎo)致的誤差,最終獲得了較為理想的應(yīng)用效果。
3.3.4 與此同時(shí),為實(shí)現(xiàn)對(duì)半成品正確性的有效檢驗(yàn),保證加工質(zhì)量,可將半成品的火曲角鋼和對(duì)應(yīng)的連接板以及其他的角鋼等進(jìn)行試拼裝操作,從而確認(rèn)火曲位置以及火曲角度是否滿足要求。
3.4 改進(jìn)效果
對(duì)于火曲角鋼處理工藝進(jìn)行上述改進(jìn)之后,將其應(yīng)用于其他輸電線路的鐵塔加工作業(yè)中,并和原先采用的傳統(tǒng)工藝的500kV輸電線路鐵塔工程進(jìn)行比較,結(jié)果發(fā)現(xiàn),改進(jìn)后的處理工藝能夠明顯降低這一類火曲角鋼的實(shí)際報(bào)廢率,比較理想地保證了這一類火曲角鋼的加工準(zhǔn)確率,由原先的60%左右提升到了后來(lái)的100%,避免了人力和金錢的浪費(fèi),為企業(yè)創(chuàng)造了更大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
4 結(jié)語(yǔ)
在輸電線路鐵塔中,火曲角鋼屬于不可或缺的構(gòu)件,發(fā)揮著十分關(guān)鍵的作用,其處理加工精度將會(huì)對(duì)整座鐵塔的安裝質(zhì)量產(chǎn)生直接且重要的影響。通過對(duì)這一類火曲角鋼傳統(tǒng)工藝的改進(jìn),很好地解決了這一類火曲角鋼的處理加工問題,對(duì)于工程實(shí)踐而言具有相當(dāng)積極的現(xiàn)實(shí)意義。
參考文獻(xiàn)
[1] 胡筑嵐,杜勁衡.輸電鐵塔變坡處火曲連接板加工方法探討[J].硅谷,2010,(17).
[2] 顧博,高光祥.輸電線路鐵塔火曲角鋼正確性的工藝研究[J].湖北電力,2010,(6).
[3] 黃斌.提高鐵塔火曲角鋼效率的探討[J].現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)信息,2012,(15).
[4] 韓軍科,邱書清.輸電鐵塔十字組合雙角鋼構(gòu)件穩(wěn)定性規(guī)范對(duì)比[J].建筑結(jié)構(gòu),2014,(6).
[5] 張群偉.提高輸電鐵塔橫擔(dān)處側(cè)面火曲板的可裝性
[J].內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟(jì),2014,(14).
[6] 楊富堯,李現(xiàn)兵,陳新,韓鈺,聶京凱,李正,林群.輸電鐵塔用角鋼的應(yīng)用及低溫服役性能研究[J].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào),2013,(1).
(責(zé)任編輯:黃銀芳)