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铁塔机械性能测试在抽检中存在的问题分析

2018-12-12王建东刘晓龙张志国刘金慧

东北电力技术 2018年10期
关键词:结构钢机械性能标准值

王建东,刘晓龙,殷 鹏,张志国,刘金慧

(国网辽宁省电力有限公司,辽宁 沈阳 110006)

随着我国现代化进程加快,电力迅猛发展,电网输送能力不断提高,对电网设备要求越来越严格,特别是对220 kV以上线路,对线路可靠性要求越来越高。近些年相继出现倒塔事故,恶劣天气是造成事故主要原因,但材料本身也存在不足,应引起重视。本文总结辽宁地区多年来的铁塔材料抽检结果,分析抽检中存在的问题。

1 铁塔抽检结果

针对辽宁地区铁塔钢材进行抽检,抽检产品包括早期铁塔、10年前铁塔和近几年铁塔,抽查结果发现,不同时期产品材质从成分和机械性能方面都存在明显差异。

早期铁塔地面以上出现均匀腐蚀,有暗红色铁锈,但不严重。抽检的钢材应相当于10号钢,杂质元素含量低于国家标准值,特别是Si含量低,当时采用优质结构钢。化学成分结果见表1。该铁塔运行70多年,但铁塔钢材几何尺寸仍为正偏差。

铁塔钢材机械性能满足国家标准[1]要求。结果见表2。

表1 塔材化学成分 wt%

表2 拉伸试验结果

从机械性能上看,屈服强度比标准值高25%~30%,根据测试经验,属正常范围。

10多年前,国产铁塔钢材多采用Q235钢,部分抽检钢材的化学成分结果见表3。铁塔钢材几何尺寸为负偏差。塔材符合国家标准GB/T 699—2015中Q235钢要求。

表3 各元素含量 wt%

铁塔钢材机械性能满足国家标准GB/T 699—2015《优质碳素结构钢》中对Q235钢的要求。结果见表4。

表4 拉伸试验结果

综合分析该时期铁塔材质,采用结构钢。从机械性能上看,屈服强度比标准值高25%~30%,根据测试经验,属正常范围。

近几年铁塔主钢材采用Q345钢,部分抽检的钢材化学成分结果见表5。符合国家标准GB/T 1591—2008《低合金高强度结构钢》[2]中对Q345钢的要求。

表5 钢管的化学成分 wt%

铁塔钢材机械性能满足国家标准要求。结果见表6。

表6 拉伸试验结果

综合分析该时期铁塔材质,采用结构钢。从机械性能上看,屈服强度比标准值略高,根据测试经验,属不正常范围。另外,其他铁塔钢材抽查结果为屈服强度比标准值高5%~8%,根据试验要求,屈服强度偏低。

2 抽查结果分析

从防腐角度上看,早期铁塔采用优质钢,硅含量低,有利于铁塔防腐。而目前铁塔采用结构钢Q235、Q345等,硅含量相对高,镀锌防腐效果不及优质钢。

从尺寸偏差角度上看,早期铁塔钢材尺寸偏差小,而近些年,铁塔钢材尺寸均为负偏差,接近极限值。从设计角度上,考虑长期使用,铁塔钢材应有腐蚀裕量,几何尺寸大于设计时计算采用尺寸。目前由于采用负偏差钢材,铁塔实际使用载荷应小于设计载荷,相关部门未引起足够重视。建议从设计角度提出铁塔钢材尺寸最小值,便于抽检工作的开展。

从屈服强度角度上看,10年前产品的钢材屈服强度测量值合理,比标准值高25%~30%,但最近几年铁塔钢材屈服强度接近标准值,可能与采用小钢厂钢材有关,通常大型钢厂钢材屈服强度比标准值高25%~30%。可见,应加强铁塔钢材原材料管理。从设计角度上,强度计算取值为屈服强度标准值,而实际值接近标准值,加上铁塔钢材尺寸负偏差,铁塔的实际使用载荷应小于设计载荷。如果采用较好钢材,屈服强度超过标准值25%以上,几何尺寸不存在负偏差,铁塔的实际使用载荷还大于设计载荷25%以上,则可以大大提高铁塔运行中安全系数。

3 结束语

通过对铁塔材质抽检结果分析,得出结论:早期铁塔采用优质钢,有利于铁塔防腐;10年前铁塔材质较好;而近几年铁塔材质较差,屈服强度偏低;尺寸为负偏差。建议加强钢材的材质抽查;避免钢材几何尺寸负偏差,特别是主材;采用大型钢厂原材料;一些山区,建议采用优质钢,可提高铁塔使用寿命。

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