王建東,劉曉龍,殷 鵬,張志國,劉金慧
(國網遼寧省電力有限公司,遼寧 沈陽 110006)
隨著我國現代化進程加快,電力迅猛發展,電網輸送能力不斷提高,對電網設備要求越來越嚴格,特別是對220 kV以上線路,對線路可靠性要求越來越高。近些年相繼出現倒塔事故,惡劣天氣是造成事故主要原因,但材料本身也存在不足,應引起重視。本文總結遼寧地區多年來的鐵塔材料抽檢結果,分析抽檢中存在的問題。
針對遼寧地區鐵塔鋼材進行抽檢,抽檢產品包括早期鐵塔、10年前鐵塔和近幾年鐵塔,抽查結果發現,不同時期產品材質從成分和機械性能方面都存在明顯差異。
早期鐵塔地面以上出現均勻腐蝕,有暗紅色鐵銹,但不嚴重。抽檢的鋼材應相當于10號鋼,雜質元素含量低于國家標準值,特別是Si含量低,當時采用優質結構鋼?;瘜W成分結果見表1。該鐵塔運行70多年,但鐵塔鋼材幾何尺寸仍為正偏差。
鐵塔鋼材機械性能滿足國家標準[1]要求。結果見表2。
表1 塔材化學成分 wt%
表2 拉伸試驗結果
從機械性能上看,屈服強度比標準值高25%~30%,根據測試經驗,屬正常范圍。
10多年前,國產鐵塔鋼材多采用Q235鋼,部分抽檢鋼材的化學成分結果見表3。鐵塔鋼材幾何尺寸為負偏差。塔材符合國家標準GB/T 699—2015中Q235鋼要求。
表3 各元素含量 wt%
鐵塔鋼材機械性能滿足國家標準GB/T 699—2015《優質碳素結構鋼》中對Q235鋼的要求。結果見表4。
表4 拉伸試驗結果
綜合分析該時期鐵塔材質,采用結構鋼。從機械性能上看,屈服強度比標準值高25%~30%,根據測試經驗,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成分結果見表5。符合國家標準GB/T 1591—2008《低合金高強度結構鋼》[2]中對Q345鋼的要求。
表5 鋼管的化學成分 wt%
鐵塔鋼材機械性能滿足國家標準要求。結果見表6。
表6 拉伸試驗結果
綜合分析該時期鐵塔材質,采用結構鋼。從機械性能上看,屈服強度比標準值略高,根據測試經驗,屬不正常范圍。另外,其他鐵塔鋼材抽查結果為屈服強度比標準值高5%~8%,根據試驗要求,屈服強度偏低。
從防腐角度上看,早期鐵塔采用優質鋼,硅含量低,有利于鐵塔防腐。而目前鐵塔采用結構鋼Q235、Q345等,硅含量相對高,鍍鋅防腐效果不及優質鋼。
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偏差,接近極限值。從設計角度上,考慮長期使用,鐵塔鋼材應有腐蝕裕量,幾何尺寸大于設計時計算采用尺寸。目前由于采用負偏差鋼材,鐵塔實際使用載荷應小于設計載荷,相關部門未引起足夠重視。建議從設計角度提出鐵塔鋼材尺寸最小值,便于抽檢工作的開展。
從屈服強度角度上看,10年前產品的鋼材屈服強度測量值合理,比標準值高25%~30%,但最近幾年鐵塔鋼材屈服強度接近標準值,可能與采用小鋼廠鋼材有關,通常大型鋼廠鋼材屈服強度比標準值高25%~30%??梢?,應加強鐵塔鋼材原材料管理。從設計角度上,強度計算取值為屈服強度標準值,而實際值接近標準值,加上鐵塔鋼材尺寸負偏差,鐵塔的實際使用載荷應小于設計載荷。如果采用較好鋼材,屈服強度超過標準值25%以上,幾何尺寸不存在負偏差,鐵塔的實際使用載荷還大于設計載荷25%以上,則可以大大提高鐵塔運行中安全系數。
通過對鐵塔材質抽檢結果分析,得出結論:早期鐵塔采用優質鋼,有利于鐵塔防腐;10年前鐵塔材質較好;而近幾年鐵塔材質較差,屈服強度偏低;尺寸為負偏差。建議加強鋼材的材質抽查;避免鋼材幾何尺寸負偏差,特別是主材;采用大型鋼廠原材料;一些山區,建議采用優質鋼,可提高鐵塔使用壽命。