鋼芯鋁絞線壓接缺陷統(tǒng)計分析及典型缺陷對承載性能的影響

葉中飛，伍 川，龐 鍇，陳瑞斌，張 博，呂中賓，盧 明

(1.國網(wǎng)河南省電力公司電力科學(xué)研究院，輸電線路舞動防治技術(shù)重點實驗室，鄭州 450052；2.河南四達(dá)檢測技術(shù)有限公司，長葛 461503)

能源是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的推進(jìn)劑，電能是當(dāng)今世界能源傳輸和利用的主要形式，作為電能傳輸?shù)母咚俟罚旊娋€路的安全運行至關(guān)重要，而結(jié)構(gòu)穩(wěn)定是輸電線路安全運行的前提保證[1]。輸電線路的主要組成部分包括鐵塔、導(dǎo)/地線、絕緣子串，各種金具連接將這些主要元件組成整體。耐張線夾作為眾多金具中的一種，與耐張絕緣子串相連，承受線路運行過程中的全部張力，同時起到導(dǎo)流的作用[2-4]。

不同類型的耐張線夾中，壓縮型耐張線夾應(yīng)用最廣泛、安全系數(shù)最高，其通過液壓實現(xiàn)與導(dǎo)/地線之間的連接，稱為壓接。除壓縮型耐張線夾外，導(dǎo)/地線直線接續(xù)管、復(fù)合絕緣子端部金具[5]也是典型的壓接型結(jié)構(gòu)。壓接型金具壓接之后關(guān)鍵特征(如穿管深度、防滑槽填充情況)均隱藏在結(jié)構(gòu)內(nèi)部，不易識別，因此會出現(xiàn)部分含缺陷的產(chǎn)品不能被及時發(fā)現(xiàn)，而導(dǎo)致掛網(wǎng)運行的情況[6-10]。

壓接缺陷通常情況下不會對輸電線路運行有不利影響，但是在大風(fēng)、舞動、覆冰等情況下，金具承受的載荷提高，缺陷處存在破壞風(fēng)險。例如，2016年江西省電網(wǎng)某110 kV輸電線路導(dǎo)線耐張線夾由于壓接位置不正確導(dǎo)致在覆冰情況下鋼錨斷裂，造成跳閘[11-12]。

近年來發(fā)展起來的壓接缺陷X射線成像技術(shù)，為壓接結(jié)構(gòu)內(nèi)部質(zhì)量檢測提供了有效手段，各種壓接缺陷開始被檢測出來[13-14]。呂占杰等[15-16]通過同時改變鋼芯與鋁管壓接尺寸，并利用X射線進(jìn)行檢測，研究了鋼芯壓接尺寸與拉力關(guān)系，確定了滿足95%額定拉斷力的壓接尺寸臨界值；研究結(jié)果表明，X射線檢測技術(shù)是壓接缺陷檢測的有效手段。但是目前的研究是基于實驗室人造缺陷，線路實際服役過程中，壓接結(jié)構(gòu)存在的缺陷類型并不明確，目前的研究也涉及較少實際缺陷對壓接結(jié)構(gòu)承載能力的影響情況，缺陷被檢測出后該如何處理也沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。

根據(jù)多年壓接結(jié)構(gòu)X射線檢測數(shù)據(jù)積累，以及在中國26個省、自治區(qū)、直轄市的調(diào)研統(tǒng)計，明確在運耐張線夾存在的缺陷類型；根據(jù)統(tǒng)計結(jié)果，設(shè)計專項實驗，確定各種典型缺陷對壓接結(jié)構(gòu)承載性能的影響；并系統(tǒng)分析壓接缺陷的形成原因及其對承載性能的影響機理。研究結(jié)果將對輸電線路建設(shè)與運維過程中壓接結(jié)構(gòu)缺陷定性及處理具有指導(dǎo)意義。

1 統(tǒng)計與實驗方法

1.1 缺陷類型統(tǒng)計方法

為了確定壓接結(jié)構(gòu)存在的缺陷類型，采用現(xiàn)場實測和調(diào)研統(tǒng)計兩種方法，兩種方法的統(tǒng)計結(jié)果相互驗證以確保統(tǒng)計結(jié)果的真實性和準(zhǔn)確性。

現(xiàn)場實測：利用自主研發(fā)的低劑量數(shù)字射線檢測儀HNDR在2017年1月—2018年6月底，對各不同電壓等級在運輸電線路耐張線夾進(jìn)行檢測，總共檢測線夾26 500個；而后依據(jù)《輸變電工程架空導(dǎo)線(800 mm2以下)及地線液壓壓接工藝規(guī)程》(DL/T 5285—2018)(簡稱《標(biāo)準(zhǔn)》)以及《大截面導(dǎo)線壓接工藝導(dǎo)則》(Q/GDW 1571—2014)對檢測結(jié)果進(jìn)行分析與統(tǒng)計。

調(diào)研統(tǒng)計：歸納國家電網(wǎng)有限公司范圍內(nèi)26個省、自治區(qū)、直轄市(1)河北、山西、山東、江蘇、浙江、安徽、福建、湖北、湖南、河南、江西、四川、遼寧、吉林、黑龍江、陜西、甘肅、青海、寧夏回族自治區(qū)、新疆維吾爾自治區(qū)、西藏自治區(qū)、內(nèi)蒙古自治區(qū)、北京、天津、上海、重慶。近20年(1997—2017年)的壓接缺陷信息，進(jìn)行分類與統(tǒng)計。

1.2 實驗步驟

根據(jù)缺陷統(tǒng)計結(jié)果，詳細(xì)分析缺陷的典型特征后，以JL/G1A-300/40鋼芯鋁絞線和NY-300/40耐張線夾為對象，利用CO-100S分體式液壓鉗，依據(jù)《標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定的步驟進(jìn)行壓接，制造含典型缺陷的壓接接頭的樣品。而后利用HNDR對含缺陷的壓接接頭進(jìn)行檢測以確定其特征和統(tǒng)計所得的缺陷特征相同。最后利用臥式拉力試驗機進(jìn)行拉力-位移曲線及拉斷力檢測，拉伸速度1 mm/s。圖1所示為拉力實驗樣品的示意圖，A端為正常壓接的NY-300/40耐張線夾、B端為含有缺陷的NY-300/40耐張線夾，A、B端之間JL/G1A-300/40鋼芯鋁絞線的長度為4 m。

2 統(tǒng)計與實驗結(jié)果

2.1 壓接結(jié)構(gòu)缺陷類型統(tǒng)計

本研究通過26 500個在運耐張線夾的測量結(jié)果與26個省、自治區(qū)、直轄市20年數(shù)據(jù)之間相互驗證，確定壓接缺陷的主要類型。

2.1.1 壓接缺陷總體統(tǒng)計結(jié)果

根據(jù)26 500個線夾的實際測量結(jié)果，壓縮型耐張線夾最主要的3種缺陷是防滑槽漏壓、防滑槽欠壓、不壓區(qū)壓接，占所有缺陷的96%；其余的缺陷還包括鋼芯穿入深度不足、彎曲度超標(biāo)、鋼芯斷裂、飛邊、壓接預(yù)留長度過長等。圖2所示為各種缺陷的所占比例。

圖2 各種不同壓接缺陷占比Fig.2 The proportion of various clamping defects

為了驗證實測統(tǒng)計結(jié)果的準(zhǔn)確性，對國家電網(wǎng)有限公司范圍內(nèi)的26個省、自治區(qū)、直轄市電力公司近20年(1997—2017年)的壓接數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計與歸納，共收集121 009處壓接接頭數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)缺陷3 172處，缺陷占比2.62%，這說明按照《標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定進(jìn)行壓接，出現(xiàn)缺陷的概率極小。

由圖2可以看出，和實測結(jié)果相同，國家電網(wǎng)有限公司范圍內(nèi)的26個省、自治區(qū)、直轄市電力公司近20年統(tǒng)計的壓接缺陷中，防滑槽漏壓、防滑槽欠壓、不壓區(qū)壓接是最主要的3種缺陷，約占所有缺陷的85%。除了這3種主要缺陷外，其他缺陷類型和實測缺陷類型也基本一致，包括飛邊、彎曲度超標(biāo)、鋼芯斷裂、散股等。

實測數(shù)據(jù)和20年數(shù)據(jù)統(tǒng)計相互驗證可知，壓接結(jié)構(gòu)的典型缺陷包括：防滑槽漏壓、防滑槽欠壓、不壓區(qū)壓接、飛邊、彎曲度超標(biāo)、鋼芯斷裂、散股；其中防滑槽漏壓、防滑槽欠壓、不壓區(qū)壓接3種缺陷約占所有缺陷的85%左右。

2.1.2 典型壓接缺陷特征分析

根據(jù)壓接缺陷的統(tǒng)計結(jié)果，本部分內(nèi)容對各種典型缺陷的特征進(jìn)行分析，以指導(dǎo)用于研究缺陷對壓接結(jié)構(gòu)承載性能影響的缺陷樣品制備。為了方便理解，圖3給出了典型鋼芯鋁絞線耐張線夾結(jié)構(gòu)及完好壓接后的特征。

圖3 耐張線夾結(jié)構(gòu)及正常壓接后特征Fig.3 Structure and typical characteristics of strain clamps

(1)防滑槽漏壓。

防滑槽漏壓是指一個或者多個防滑槽處完全未經(jīng)過壓接變形，防滑槽內(nèi)部完全未被變形鋁管填充的現(xiàn)象；其典型特征如圖4所示。

防滑槽漏壓缺陷分為一個防滑槽漏壓[圖4(a)]和多個防滑槽漏壓同時漏壓[圖4(b)]兩種情況。由圖4和圖3(b)對比可以看出，存在防滑槽漏壓的耐張線夾X射線成像的照片在鋁管和鋼錨防滑槽之間有一個明顯的亮色過渡區(qū)域，由于此處鋁管和鋼錨未接觸，射線經(jīng)過路徑上等效鋼厚度較小，射線經(jīng)過后能量衰減較小，因此其在射線成像中亮度較大。

同時在圖4中可以看出，漏壓的防滑槽處外徑比左側(cè)相鄰區(qū)域要大，這是因為在壓接過程中此處沒有經(jīng)過模具壓制，未發(fā)生變形引起。

圖4 防滑槽漏壓缺陷Fig.4 Compression-elimination defect of anti-skid groove

由上述內(nèi)容可知，防滑槽漏壓有兩個特征：①防滑槽完全未填充；②漏壓防滑槽位置鋁管的外徑比相鄰壓接位置的外徑大。

(2)防滑槽欠壓。

防滑槽欠壓比防滑槽漏壓嚴(yán)重程度低，欠壓的防滑槽處雖然經(jīng)過壓接變形，但是變形的鋁管僅僅填充了部分防滑槽，未填充至防滑槽底部，圖5所示為典型的防滑槽欠壓特征照片。

和防滑槽漏壓相同，防滑槽欠壓也分為一個防滑槽欠壓[圖5(a)]和多個防滑槽欠壓[圖5(b)]兩種情況。防滑槽漏壓的典型特征是：一個或多個防滑槽僅部分被填充。

圖5 防滑槽欠壓缺陷Fig.5 Defect of compression-deficiency at anti-skid groove

(3)不壓區(qū)壓接及飛邊。

根據(jù)《標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定，圖3(b)所示的鋼錨前端空心位置，即鋼芯穿管位置對應(yīng)的鋁管[圖3(b)右側(cè)虛框]是不用壓接的，稱為不壓區(qū)，但是在實際施工過程中由于定位不準(zhǔn)確等原因，會發(fā)生不壓區(qū)被壓接的情況，具體特征如圖6所示。

圖6 不壓區(qū)壓接及飛邊缺陷Fig.6 Compressing at no deformation zone and fins

飛邊是在壓接過程中金屬塑性流動，在上下模接觸面形成的，按照《標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定,壓接中產(chǎn)生的飛邊要予以去除，但實際施工中存在不能有效去除的現(xiàn)象。由于壓接完成后鋁管的飛邊是肉眼可見的，因此一般都會有效去除，而鋼錨壓接后隱藏在鋁管內(nèi)部，不經(jīng)過特殊檢測不能發(fā)現(xiàn)，因此如圖6所示飛邊缺陷多發(fā)生在鋼錨處。

(4)彎曲度超標(biāo)。

根據(jù)《標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定，壓接完成后壓接管彎曲度應(yīng)該小于長度的2%，且有明顯彎曲變形時應(yīng)校直。在實測和調(diào)研中發(fā)現(xiàn)鋼錨彎曲超標(biāo)和鋁管彎曲超標(biāo)的現(xiàn)象均會出現(xiàn)，其中鋼錨彎曲出現(xiàn)的較多。圖7(a)、圖7(b)分別為鋁管彎曲和鋼錨彎曲的照片。

圖7 彎曲度超標(biāo)缺陷Fig.7 Defect of bending degree exceeding standard

(5)鋼芯斷裂/斷股。

相比上述缺陷而言，鋼芯斷裂缺陷發(fā)生的概率較低。鋼芯作為鋼芯鋁絞線承受載荷的主要部件，斷裂之后對整體的承載性能影響較大，雖然發(fā)生概率較低，一旦發(fā)生就屬于危急缺陷，鋼芯斷裂的位置一般位于鋁絞線壓接位置。圖8所示為某500 kV輸電線路發(fā)生鋼芯斷裂現(xiàn)場的照片。

圖8 鋼芯斷裂X射線照片F(xiàn)ig.8 X-ray photo showing the fracture of steel core

(6)鋼芯穿管不到位。

按《標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定，在進(jìn)行壓接時，如圖3所示鋼芯應(yīng)該插入到鋼錨底部，以保證壓接完成后鋼錨和鋼芯的結(jié)合長度足夠長。調(diào)研中發(fā)現(xiàn)部分壓接完成的接續(xù)管，存在有鋼芯深入長度不夠的現(xiàn)象，稱為鋼芯穿管不到位，具體特征如圖9所示。

圖9 鋼芯穿管不到位缺陷Fig.9 Insufficient penetration of steel core in steel anchor

(7)鋁管壓接長度不足。

按《標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定，除了不壓區(qū)以及鋼錨前端鋼芯的變形預(yù)留長度外(標(biāo)準(zhǔn)要求約5 mm)，其余的導(dǎo)線與鋁管接觸的地方均需要壓接，但是在實際施工過程中會由于預(yù)留長度過長[圖10(a)]或者壓接模數(shù)不夠[圖10(b)]導(dǎo)致鋁管壓接長度不足。

圖10 鋼鋁管壓接長度不足缺陷Fig.10 Insufficient depressing length of aluminum tube

(8)散股。

鋼芯鋁絞線正常情況下處于絞合狀態(tài)，散股是指鋼芯鋁絞線絞合狀態(tài)被破壞的一種狀態(tài)。散股通常發(fā)生在壓接管的出口處。圖11所示為鋼錨出口處鋼芯散股的現(xiàn)象。

圖11 鋼錨出口鋼芯散股Fig.11 Loosening of steel core at the exit of steel anchor

2.2 典型缺陷對壓接結(jié)構(gòu)承載性能影響

前文對壓接結(jié)構(gòu)存在的主要缺陷類型進(jìn)行了歸納，并對各種缺陷的典型特征進(jìn)行了分析。為了明確缺陷處理方案，現(xiàn)以JL/G1A-300/40和NY-300/40耐張線夾為對象，通過實驗研究了典型缺陷對壓接結(jié)構(gòu)承載性能的影響。飛邊、不壓區(qū)壓接這兩種缺陷不會影響承載能力，彎曲度超標(biāo)、散股缺陷發(fā)生的概率很低，因此這4種缺陷對承載能力的影響不做詳細(xì)研究。重點關(guān)注防滑槽漏壓、防滑槽欠壓、鋼芯穿管深度不足、鋼芯斷裂以及鋁管壓接長度不足5種缺陷對壓接結(jié)構(gòu)承載能力的影響。

2.2.1 防滑槽漏壓壓接結(jié)構(gòu)承載性能

圖3(a)為NY-300/40耐張線夾的照片，由照片中所示的鋼錨可以看出，NY-300/40共有兩個防滑槽，因此防滑槽漏壓試驗研究分為漏壓一個防滑槽和漏壓兩個防滑槽兩種情況，其余位置壓接嚴(yán)格按照《標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定執(zhí)行，試驗樣品防滑槽位置的X射線照片如圖12插圖所示。

圖12所示為防滑槽漏壓樣品與正常壓接樣品的拉力-位移曲線的對比，由圖12可以看出，漏壓一個防滑槽時，壓接結(jié)構(gòu)的拉力-位移曲線和正常壓接結(jié)構(gòu)基本重合，拉斷力的差別小于1%；這說明對于NY-300/40耐張線夾而言，漏壓一個防滑槽，在拉伸過程中無論是對變形過程還是綜合承載能力都不會有影響。

和漏壓一個防滑槽形成鮮明對比的是，當(dāng)NY-300/40的兩個防滑槽都漏壓時，其拉斷力由94.6 kN降低到53.4 kN，降低了43.6%。由拉伸曲線上可以看出，在開始變形階段，其拉伸曲線和正常壓接的拉伸曲線基本重合，而隨著拉力的增大，在相同拉力下，其變形位移會更大。關(guān)于防滑槽漏壓對承載力影響的詳細(xì)分析討論將在下部分展開。

2.2.2 防滑槽欠壓壓接結(jié)構(gòu)承載性能

NY-300/40防滑槽欠壓分為一個防滑槽欠壓、兩個防滑槽欠壓兩種情況；其中一個防滑槽欠壓的最嚴(yán)重情形就是該防滑槽漏壓，上述的研究已經(jīng)證明一個防滑槽漏壓對承載能力沒有影響，因此一個防滑槽欠壓的情形將不再進(jìn)行實驗研究。本部分主要研究兩個防滑槽不同程度欠壓對壓接結(jié)構(gòu)承載能力的影響。

NY-300/40的防滑槽深度為1.5 mm左右，在實驗中通過控制液壓機的壓力，以10、15 MPa制作防滑槽填充深度30%和50%的實驗樣品，研究不同欠壓程度對壓接結(jié)構(gòu)承載能力的影響，圖13為不同填充深度的拉力-位移曲線。

圖12 防滑槽漏壓壓接結(jié)構(gòu)拉力-位移曲線Fig.12 The load-displacement curves of clamped structures with anti-skid groove uncompressed

圖13 防滑槽欠壓壓接結(jié)構(gòu)拉力-位移曲線Fig.13 The load-displacement curves of clamped structures with anti-skid groove insufficient compressed

當(dāng)防滑槽填充深度為30%時，壓接結(jié)構(gòu)的拉斷力為76.6 kN，和正常壓接相比，其拉斷力降低了19%；當(dāng)槽深填充50%時，其拉斷力已經(jīng)超過正常壓接值，這是由導(dǎo)線的個體差異引起的，和防滑槽欠壓沒有關(guān)系，這說明兩個防滑槽填充50%左右時可以保證NY-300/40的承載能力。

2.2.3 鋼芯穿管不到位壓接結(jié)構(gòu)承載性能

為了研究鋼芯穿管不到位對壓接結(jié)構(gòu)承載性能的影響，分別制作了鋼芯穿入鋼錨內(nèi)孔深30%、60%的樣品(圖14插圖)，而后進(jìn)行拉伸測試。

圖14所示為不同穿管深度樣品的拉伸曲線，可以看出，當(dāng)穿管深度為30%時，其拉斷力為78.3 kN，約為正常壓接樣品的83%；當(dāng)穿管深度為60%時，拉斷力和正常壓接樣品一致。

圖14 不同穿管深度樣品的拉力-位移曲線Fig.14 The load-displacement of clamped structure with different penetration depths

2.2.4 鋼芯斷裂壓接結(jié)構(gòu)承載性能

如圖9所示，鋼芯斷裂的結(jié)果是鋼芯和鋼錨之間的連接被破壞，鋼芯所受載荷無法傳到鋼錨上。為了模擬這種鋼芯與鋼錨連接被破壞的情況，制作了鋼錨和鋼芯之間完全不壓接，而鋁管與鋁絞線、鋁管與鋼錨防滑槽之間正常壓接的樣品，具體情況如圖15所示。

圖15所示為模擬鋼芯斷裂缺陷實驗樣品的拉伸曲線，由圖15可見，當(dāng)發(fā)生鋼芯斷裂時，NY-300/40壓接接頭的拉斷力僅為63.5 kN，相比正常壓接降低了33%。和正常壓接不同的是，鋼芯斷裂樣品在拉伸中斷裂位置是鋁管，而非發(fā)生在導(dǎo)線處。

圖15 鋼芯斷裂樣品拉伸曲線Fig.15 The load-displacement curve of experimental sample with fractured steel core

2.2.5 鋁管壓接長度不足壓接結(jié)構(gòu)承載性能

為了明確不同壓接長度對壓接結(jié)構(gòu)承載力的影響，分別壓接0、30%、60%標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定長度，而后進(jìn)行拉伸實驗，圖16所示為實驗測量結(jié)果?？梢钥闯觯?dāng)鋁管完全不壓接時，拉斷力為47.9 kN，為正常壓接的51%；當(dāng)壓接30%長度時，拉斷力為79.8 kN，為正常壓接的85%；當(dāng)壓接60%長度時，拉斷力為92.5 kN，為正常壓接的98%，滿足《標(biāo)準(zhǔn)》要求。這說明在其他壓接工藝合格時，鋁管壓接60%長度就能夠滿足服役要求的機械性能。

圖16 鋁管壓接長度不足樣品拉伸曲線Fig.16 The load-displacement curve of experimental samples with insufficient depression length

3 分析與討論

3.1 壓接缺陷形成原因分析

3.1.1 定位錯誤導(dǎo)致的壓接缺陷

按照《標(biāo)準(zhǔn)》要求，在壓接之前要在金具上畫線標(biāo)出壓接位置，壓接完成后要用未壓的鋼錨進(jìn)行比對，以確保防滑槽壓接位置的正確。由定位錯誤導(dǎo)致的壓接缺陷包括防滑槽漏壓、防滑槽欠壓、不壓區(qū)壓接以及鋁管壓接長度不足。

由圖4可以明顯看出，由于定位錯誤，防滑槽處的壓接位置偏向掛環(huán)(左側(cè))導(dǎo)致未能壓接到防滑槽而形成漏壓。圖5(a)同樣是由于防滑槽處的壓接位置過于偏左導(dǎo)致最右側(cè)的一個防滑槽未能壓滿，而形成欠壓。圖6中的未壓區(qū)壓接以及圖10(b)中的鋁管壓接長度不足是由于在壓接之前未能準(zhǔn)確標(biāo)出鋁絞線的長度，導(dǎo)致壓接長度過長。

3.1.2 壓接壓力及保壓時間不足導(dǎo)致的缺陷

壓接壓力不足會導(dǎo)致上下模具不能完全合模，而保壓時間不夠會導(dǎo)致變形過的金屬回彈，這兩個因素均會引起防滑槽欠壓。圖5(b)中防滑槽處的壓接位置并無錯誤，其出現(xiàn)欠壓是由于金屬變形不夠，形成原因只能是壓力不夠或者保壓時間不足。

3.1.3 壓接順序錯誤導(dǎo)致的壓接缺陷

壓接順序錯誤導(dǎo)致缺陷的典型代表是鋼芯斷裂。按照《標(biāo)準(zhǔn)》要求，鋼芯鋁絞線耐張線夾的壓接有正壓和倒壓，正壓是從鋼錨拉環(huán)向管口壓接，倒壓是從管口向鋼錨拉環(huán)測壓接。在實際施工過程中會出現(xiàn)如圖17所示的先壓兩端、后從兩端向中間壓接的情況。這種壓接方式導(dǎo)致耐張線夾內(nèi)的導(dǎo)線兩端被限制無法移動，后續(xù)壓接時鋁管延伸使導(dǎo)線受到軸向的拉應(yīng)力，拉應(yīng)力超過鋼芯的斷裂極限導(dǎo)致鋼芯斷裂。

圖17 錯誤壓接順序Fig.17 Incorrect compressing sequence

壓接順序錯誤引起的另一個缺陷是散股。對于大截面導(dǎo)線而言，推薦的壓接方式為倒壓，如果采用正壓壓接，由于壓接的長度較長，鋁絞線延伸量較大，容易在鋁管出口處出現(xiàn)散股[17]。表1對各種缺陷的形成原因進(jìn)行了歸納。

表1 各種壓接缺陷形成原因Table 1 The origin of various clamping defects

3.2 壓接缺陷對能力影響分析

3.2.1 防滑槽漏壓及欠壓對壓接結(jié)構(gòu)承載性能的影響

當(dāng)壓接結(jié)構(gòu)承受載荷時，鋼芯和鋁絞線均需分擔(dān)一部分載荷，其中鋁絞線所承受的載荷通過鋁絞線與鋁管的壓接界面?zhèn)鬟f至鋁管，鋁管所受載荷通過防滑槽位置傳遞至鋼錨的拉環(huán)處。防滑槽漏壓、欠壓分為兩種情況：

(1)防滑槽雖然漏壓或欠壓，但依然能夠在承受導(dǎo)線斷裂載荷時不發(fā)生滑動，此時防滑槽漏壓、欠壓對壓接結(jié)構(gòu)承載能力沒有影響，上文實驗中一個防滑槽漏壓以及防滑槽填充50%均屬于這種情況。

(2)防滑槽在受力超過某一臨界載荷后(此載荷小于導(dǎo)線的拉斷力)發(fā)生滑移，此時載荷無法由鋼錨掛環(huán)傳遞到鋁絞線上，所有載荷均由鋼芯承擔(dān)，導(dǎo)致當(dāng)載荷達(dá)到鋼芯破斷力時鋼芯斷裂，鋼錨由鋁管中拔出，壓接結(jié)構(gòu)破壞[圖18(a)]。實驗中2個防滑槽均漏壓以及防滑槽填充30%均屬這種情況。

圖18 拉伸斷裂照片F(xiàn)ig.18 Photo showing the fracture of experimental samples

3.2.2 鋼芯斷裂及穿管不到位對壓接結(jié)構(gòu)承載性能的影響

鋼芯穿管不到位會導(dǎo)致鋁絞線所承擔(dān)載荷的比例增大，最嚴(yán)重的情況就是鋼芯斷裂，所有載荷均由鋁絞線承擔(dān)，此時在總載荷尚未達(dá)到導(dǎo)線的破斷力時，如圖18(b)所示的鋁絞線就會由于過載首先發(fā)生破壞。

3.2.3 鋼芯斷裂及穿管不到位對壓接結(jié)構(gòu)承載性能的影響

鋁管壓接長度不足引起的情況有三種：

(1)拉伸過程中鋁管與鋁絞線壓接位置發(fā)生滑移，此時導(dǎo)致鋼芯承載過大，首先發(fā)生破壞，典型情況是圖16鋁管完全不壓接情況。

(2)拉伸過程中鋁管與鋁絞線壓接位置正常承載，不發(fā)生滑移，此時由于壓接長度過短，在有限的長度上要承受鋁絞線分配的所有載荷，壓接位置處鋁絞線應(yīng)力集中，在尚未達(dá)到導(dǎo)線破斷載荷時發(fā)生破壞，圖16壓接30%長度就是這種情況。

(3)鋁絞線與鋁管的壓接長度雖然比標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定短，但是其長度足以使鋁絞線不會因為應(yīng)力集中提前發(fā)生斷裂，此時其不對壓接結(jié)構(gòu)承載有任何影響，如圖16所示壓接60%長度。

4 結(jié)論

通過現(xiàn)場實測和26個省、自治區(qū)、直轄市調(diào)研確定了壓接結(jié)構(gòu)的典型缺陷及其典型特征，以NY-300/40為研究對象，通過實驗研究確定了各種缺陷對壓接結(jié)構(gòu)承載能力的影響，結(jié)論如下。

(1)壓接結(jié)構(gòu)出現(xiàn)最多的3種缺陷是防滑槽漏壓、防滑槽欠壓和不壓區(qū)壓接，約占所有缺陷的85%左右。

(2)防滑槽漏壓會增大鋼芯承受載荷的占比，降低承載力。兩個防滑槽都漏壓時，拉斷力降低了43.6%。

(3)防滑槽欠壓會增大鋼芯承擔(dān)載荷的占比，兩個防滑槽填充30%深度時，拉斷力降低了19%。

(4)鋼芯穿管不到位、鋼芯斷裂會增大鋁絞線承擔(dān)載荷的比例，當(dāng)穿管深度為30%時，拉斷力降低17%；鋼芯斷裂會使壓接結(jié)構(gòu)的承載能力相比正常壓接降低33%。

(5)鋁管壓接長度不足會增加鋼芯承擔(dān)載荷的比例，鋁管完全不壓接時，承載力降低49%；當(dāng)鋁管壓接30%長度時，承載力降低15%。