叶绚
（中国电建集团成都电力金具有限公司 四川成都 610000）
摘要：文章根据某35kV输电线路运转过程出现四线抱箍断裂情况，按照断裂前服役情况，对金具箍物料的化学构成、冲击韧性和端口显微结构展开了分析，发现引起金具箍断裂的主因是：材料冲击韧性储备很小、受弯曲应力与焊接有问题。由此，建议严格根据线路安装规划标准选择金具箍，并强化对金具箍肋板焊接性能的监督。
关键词：输电线路；金具箍；断裂原因；介绍
金具箍是以一种物料包住和箍住另一种物料的部件。是电力金桔加固件之一，金具箍被普遍用在输电线路安装项目中，如把绝缘子、横担、抗雷器等输电装置紧固于电杆、建筑物和其他固定物质与设备上等，所以，输电线路上金具箍的一个重要作用在于紧固。若在输电线路设置或运转环节，由于金具箍出现断裂，造成输电装备出现变形受损甚至引起线路故障，将直接影响着输电线路运转的安全性和可靠性。
1.试样与测试方法
选择某35kV输电线路运转过程出现断裂的四线金具箍用作试样，金具箍的型号是GB100-JB60，规划材质是Q235，直径10cm，厚度0.8cm。
采取型号是SPECZROMAXx的台式直读光谱仪研究金具箍化学元素浓度；选择型号是ZBC-300B的冲击试验机研究金具箍的冲击韧性；选择型号是Axio Observer.Alm金相显微镜观测金具箍的微观结构；选择Hitachi型号是S3700扫描电子显微镜来扫描观测金具箍断口与冲击样本断口，明确其断口形貌与断裂种类。
2.测试结果
2.1金具箍断裂前服役情况
金具箍端裂前，气候环境较为严峻，伴有雷雨、强风天气，金具箍衔接构件出现了明显的摇晃，金具箍承受了很大的弯曲应力与冲击压力。
2.2金具箍化学成分
结合GB/T4336-2002《碳素钢与中低合金钢火花源原子发射光谱分析方法》标准，在金具箍上采样展开化学成分测试，测试信息如表1所示。结果显示，金具箍化学成分满足Q235钢各项标准的技术规定。
表1 金具箍各化学成分性能分数（%）
2.3金具箍冲击韧性
在金具箍上采集高1cm、宽0.5cm、长5.5cm“V”形缺口冲击样本，根据各项标准要求展开测试，结果是金具箍冲击吸收功是46J，满足GB/T 700-2006标准规定（≥27J）。
2.4金具箍断口研究
金具箍是脆性端裂，结合断口表面的“人字形”方向推测，裂痕都源自加强肋板和金具箍本身焊缝末端位置，顺着金具箍轴向端裂[1]。此外，检查过程发现其他位置上加强肋板和金具箍本身焊缝位置也出现了一些撕裂情况。
通过宏观监测，发现在裂痕源位置即加强肋板的连接处末端，有未焊透现象。根据断口扫描电镜检测结果能够确定，裂痕源自未焊透缺陷位置。
借助扫描电镜整体观察金具箍端裂面，发现端裂是脆性端裂过程的准解理开裂，且有二次裂痕。而且对冲击检测断口展开比较观察，得知都是准解理开裂，所以发现材料韧性准备很小。
2.5金具箍显微结构
金具箍母材显微结构是铁素体与珠光体，加强肋板衔接位置显微结构是树枝状铁素体与珠光体，结构没有发现问题。
3.金具箍端裂的成因介绍
3.1材料韧性储备很小
端裂金具箍材质化学构成满足Q235各项技术标准规定，没有材质错用现象。端裂金具箍冲击韧性尽管满足Q235各项技术标准需要，但冲击样本的断口扫描照片表明，是脆性端裂方面的准解理端裂范围，是处于解理端裂与韧性端裂之间的一种开裂形式，属于解理与微孔聚合两个机理的结合，不均具备解理断口的流域花样，而且还具备韧性端裂的韧窝特点；常规检验过程Q235材质的常温冲击吸收功通常是80-120J，而金具箍的冲击吸收功是46J，能够判断材料韧性储备很小[2]。端裂金具箍母材与肋板焊缝位置显微结构基本正常，没有淬硬马氏体与过烧结构。
3.2承载弯曲应力
结合端裂的部位与形貌推测，金具箍端裂前承载形式出现了改变，应是遭受了弯曲应力影响。
3.3焊接有问题
金具箍的加强肋板焊缝都出现了一定的撕裂，并结合脆性端部的“人字纹”布向，能够推测端裂都源自加强肋板衔接缝末端的焊接问题处。
3.4运行环境比较恶劣
35kV配电系统衔接金具箍长时间暴露于空气里，受到本地气候环境干扰。衔接金具箍的物料重点是铜与铝，铝的膨胀指标比铜高36%，铝质物料在热涨冷缩后不能彻底还原[3]。另外，工业的影响、酸性的降雨等环境条件也将对衔接金具箍出现一些腐蚀现象，影响线路衔接金具箍的应用期限。
3.5焊接方法原因
铜铝过渡衔接面在焊接时会出现间隙，空气、水分、酸蚀性成分等经过间隙侵入，导致间隙中衔接面出现氧化，而氧化成分将导致铜铝过渡衔接面的接触电阻加大，负荷电流经过时发热增多，氧化严重，衔接面可靠性持续下降，最后导致衔接面出现开裂。在焊接环节出现的脆性物质，也将干扰铜铝过渡衔接面的衔接效果。
4.改进对策与效益
4.1改进对策
把线路衔接金具铜铝过渡衔接面从竖直方向改成横向，扩大铜铝过度衔接面范围，且再采取镀层的方法把铜质材料镀于横向衔接面上，再在铜铝过渡的间隙位置镀锡，降低铜铝过渡衔接面的间隙和大气的触碰，防止气体、水分等进入。在展开导线装备衔接时，改进后抱箍以螺栓加固，接触更为彻底；且当衔接面位置铜铝材料出现热涨时，由于螺栓的加固，衔接面位置的受力将增大，对材料变形有拟制效果，减小间隙出现的几率。
4.2改进效益
线路衔接金具出现端裂烧毁将引发接地或是断线现象。引发断线时，断线相电压将提高，非断线相电压下降，和供电断开。电压下降将影响客户电能性能，电压提高将受损导线与设施的绝缘层。断电抢修调整装备时，也将引起故障点后段断电，对客户影响很大。对线路衔接金具加以改进后，能有效下降35kV配电系统衔接金具故障几率，延长设备应用寿命，节省设施材料费用，并降低了客户停电客户，社会效益与经济效益显著。
5.结论与建议
某35kV输电线路选择四线金具箍的加强肋板衔接缝末端存在没有焊透焊接问题，运转过程受恶劣气候条件影响，导致金具箍承载了很大的弯曲应力与冲击载荷，在没有焊透缺陷位置开裂产生裂痕源，而且因为金具箍材质韧性储备很小，最后出现了脆性端裂。
金具箍的加强肋板衔接缝末端是应力集中处，在该范围有焊接问题，容易导致金具箍构件失效，所以建议强化对金具箍肋板焊接性能的监督与检测。
另外，金具箍在安装与应用过程，要严格根据线路安装规划要求来选择，防止因为选择不当和安装不当引起的输电线路稳定运行风险。同时，在日常的输电线路运转过程，受外力、强电流、内应力等原因影响，造成衔接金具箍时常常顺着铜铝过渡衔接面出现开裂，采用线路搭于横担上和落地造成接地故障，阻碍对客户的稳定供电且破坏输电设施。
参考文献：
[1]赵振兵，齐鸿雨，聂礼强.基于深度学习的输电线路视觉检测研究综述[J/OL].广东电力，2019（09）：11-23[2019-10-28].
[2]李乾飞.三维设计在架空输电线路建设中的应用[J].上海电气技术，2019，12（03）：17-19.
[3]公维炜，田峰，王立新.输电线路金具抱箍断裂原因分析[J].内蒙古电力技术，2012，30（06）：103-105.
论文作者:叶绚
论文发表刊物:《云南电业》2019年6期
论文发表时间:2019/11/28
标签：线路论文; 断口论文; 韧性论文; 解理论文; 脆性论文; 位置论文; 应力论文; 《云南电业》2019年6期论文;