鐵塔機(jī)械性能測(cè)試在抽檢中存在的問題分析

王建東，劉曉龍，殷 鵬，張志國，劉金慧

(國網(wǎng)遼寧省電力有限公司，遼寧 沈陽 110006)

隨著我國現(xiàn)代化進(jìn)程加快，電力迅猛發(fā)展，電網(wǎng)輸送能力不斷提高，對(duì)電網(wǎng)設(shè)備要求越來越嚴(yán)格，特別是對(duì)220 kV以上線路，對(duì)線路可靠性要求越來越高。近些年相繼出現(xiàn)倒塔事故，惡劣天氣是造成事故主要原因，但材料本身也存在不足，應(yīng)引起重視。本文總結(jié)遼寧地區(qū)多年來的鐵塔材料抽檢結(jié)果，分析抽檢中存在的問題。

1 鐵塔抽檢結(jié)果

針對(duì)遼寧地區(qū)鐵塔鋼材進(jìn)行抽檢，抽檢產(chǎn)品包括早期鐵塔、10年前鐵塔和近幾年鐵塔，抽查結(jié)果發(fā)現(xiàn)，不同時(shí)期產(chǎn)品材質(zhì)從成分和機(jī)械性能方面都存在明顯差異。

早期鐵塔地面以上出現(xiàn)均勻腐蝕，有暗紅色鐵銹，但不嚴(yán)重。抽檢的鋼材應(yīng)相當(dāng)于10號(hào)鋼，雜質(zhì)元素含量低于國家標(biāo)準(zhǔn)值，特別是Si含量低，當(dāng)時(shí)采用優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼?；瘜W(xué)成分結(jié)果見表1。該鐵塔運(yùn)行70多年，但鐵塔鋼材幾何尺寸仍為正偏差。

鐵塔鋼材機(jī)械性能滿足國家標(biāo)準(zhǔn)[1]要求。結(jié)果見表2。

表1 塔材化學(xué)成分 wt%

表2 拉伸試驗(yàn)結(jié)果

從機(jī)械性能上看，屈服強(qiáng)度比標(biāo)準(zhǔn)值高25%～30%，根據(jù)測(cè)試經(jīng)驗(yàn)，屬正常范圍。

10多年前，國產(chǎn)鐵塔鋼材多采用Q235鋼，部分抽檢鋼材的化學(xué)成分結(jié)果見表3。鐵塔鋼材幾何尺寸為負(fù)偏差。塔材符合國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 699—2015中Q235鋼要求。

表3 各元素含量 wt%

鐵塔鋼材機(jī)械性能滿足國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 699—2015《優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼》中對(duì)Q235鋼的要求。結(jié)果見表4。

表4 拉伸試驗(yàn)結(jié)果

綜合分析該時(shí)期鐵塔材質(zhì)，采用結(jié)構(gòu)鋼。從機(jī)械性能上看，屈服強(qiáng)度比標(biāo)準(zhǔn)值高25%～30%，根據(jù)測(cè)試經(jīng)驗(yàn)，屬正常范圍。

近幾年鐵塔主鋼材采用Q345鋼，部分抽檢的鋼材化學(xué)成分結(jié)果見表5。符合國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 1591—2008《低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼》[2]中對(duì)Q345鋼的要求。

表5 鋼管的化學(xué)成分 wt%

鐵塔鋼材機(jī)械性能滿足國家標(biāo)準(zhǔn)要求。結(jié)果見表6。

表6 拉伸試驗(yàn)結(jié)果

綜合分析該時(shí)期鐵塔材質(zhì)，采用結(jié)構(gòu)鋼。從機(jī)械性能上看，屈服強(qiáng)度比標(biāo)準(zhǔn)值略高，根據(jù)測(cè)試經(jīng)驗(yàn)，屬不正常范圍。另外，其他鐵塔鋼材抽查結(jié)果為屈服強(qiáng)度比標(biāo)準(zhǔn)值高5%～8%，根據(jù)試驗(yàn)要求，屈服強(qiáng)度偏低。

2 抽查結(jié)果分析

從防腐角度上看，早期鐵塔采用優(yōu)質(zhì)鋼，硅含量低，有利于鐵塔防腐。而目前鐵塔采用結(jié)構(gòu)鋼Q235、Q345等，硅含量相對(duì)高，鍍鋅防腐效果不及優(yōu)質(zhì)鋼。

從尺寸偏差角度上看，早期鐵塔鋼材尺寸偏差小，而近些年，鐵塔鋼材尺寸均為負(fù)偏差，接近極限值。從設(shè)計(jì)角度上，考慮長(zhǎng)期使用，鐵塔鋼材應(yīng)有腐蝕裕量，幾何尺寸大于設(shè)計(jì)時(shí)計(jì)算采用尺寸。目前由于采用負(fù)偏差鋼材，鐵塔實(shí)際使用載荷應(yīng)小于設(shè)計(jì)載荷，相關(guān)部門未引起足夠重視。建議從設(shè)計(jì)角度提出鐵塔鋼材尺寸最小值，便于抽檢工作的開展。

從屈服強(qiáng)度角度上看，10年前產(chǎn)品的鋼材屈服強(qiáng)度測(cè)量值合理，比標(biāo)準(zhǔn)值高25%～30%，但最近幾年鐵塔鋼材屈服強(qiáng)度接近標(biāo)準(zhǔn)值，可能與采用小鋼廠鋼材有關(guān)，通常大型鋼廠鋼材屈服強(qiáng)度比標(biāo)準(zhǔn)值高25%～30%?？梢?，應(yīng)加強(qiáng)鐵塔鋼材原材料管理。從設(shè)計(jì)角度上，強(qiáng)度計(jì)算取值為屈服強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，而實(shí)際值接近標(biāo)準(zhǔn)值，加上鐵塔鋼材尺寸負(fù)偏差，鐵塔的實(shí)際使用載荷應(yīng)小于設(shè)計(jì)載荷。如果采用較好鋼材，屈服強(qiáng)度超過標(biāo)準(zhǔn)值25%以上，幾何尺寸不存在負(fù)偏差，鐵塔的實(shí)際使用載荷還大于設(shè)計(jì)載荷25%以上，則可以大大提高鐵塔運(yùn)行中安全系數(shù)。

3 結(jié)束語

通過對(duì)鐵塔材質(zhì)抽檢結(jié)果分析，得出結(jié)論：早期鐵塔采用優(yōu)質(zhì)鋼，有利于鐵塔防腐；10年前鐵塔材質(zhì)較好；而近幾年鐵塔材質(zhì)較差，屈服強(qiáng)度偏低；尺寸為負(fù)偏差。建議加強(qiáng)鋼材的材質(zhì)抽查；避免鋼材幾何尺寸負(fù)偏差，特別是主材；采用大型鋼廠原材料；一些山區(qū)，建議采用優(yōu)質(zhì)鋼，可提高鐵塔使用壽命。