摘要：随着输电线路输送容量及电压等级不断提高，国家电网输电线路用杆塔荷载和塔重不断增加。本文浅析特高压输电线路工程钢管塔加工关键技术。
关键词：钢管塔；效率；设计方案；杆件加工；焊接
引言
我国输电线路钢管塔设计、加工及施工水平有了很大的提高，但和角钢塔相比，钢管塔目前在加工和供货效率方面均稍显不足，因此提高钢管塔的加工效率能促进钢管塔在输电线路建设中的应用更加广泛、更加有效合理。
1特高压钢管塔原材料加工的关键技术
1.1直缝焊管加工技术
1.1.1原材料要求
由于直缝焊管在管塔加工中经受焊接、热切割、热矫直等加工，为保证材料的性能，因此直缝焊管用钢应一般采用热轧状态交货的钢板/钢带。由于钢管厚度偏差要求为0.3mmm-+1.0mm，因此按照GB/T3274《碳素结构钢和低合金结构钢热轧厚钢板和钢带》采购钢板/钢带时，应注意厚度偏差选择:单轧钢板应选用B类偏差供货；钢带按普通精度供货时，仅适用于厚度6mm以下；按较高精度供货时，适用于厚度10mm以下。此外，直缝焊管用钢板/钢带表面不允许进行焊接修补。
1.1.2制造工艺
皖电东送工程用直缝焊管要求直径426mm及以上钢管采用电弧焊工艺生产，直径508mm以下规格采用高频焊工艺生产。制造直缝焊管时，应对钢板或钢带板边25mm范围内进行100%超声波检测，不允许存在分层缺陷；下料时，若采用冷剪切方法，不仅规定了各种材质允许的最低剪切温度，而且当厚度超过10mm时，还要求对剪切边进行铣边或刨边处理。
1.1.3直缝焊管尺寸、外形技术要求
输电铁塔用直缝焊管在外径偏差、厚度偏差、长度及允许偏差、弯曲度、下料端面偏斜度等方面的要求明显严于输油、输气等管线用焊管的要求。
1.1.4高强度直缝焊管
高强度直缝焊管指屈服强度在420MPa及以上等级的焊管，输电铁塔主要采用Q420B、Q460C级材质。目前，不同批次钢管的性能波动较大，主要表现为:（1）不同批次产品管体强度值波动较大，冲击功较分散。（2）焊缝冲击功较钢管管体有较大幅度的下降。为此，在高强度直缝焊管的加工中，必须对钢管用原材料的质量、钢板下料、焊接工艺、去应力工艺及焊缝的无损检测进行严格控制。
1.2带颈法兰加工技术
输电线路钢管塔用带颈法兰有带颈对焊法兰和带颈平焊法兰两种基本形式，皖电东送1000kV同塔双回钢管塔采用带颈对焊法兰。根据法兰在钢管塔中的位置、受力状况，也有内壁变径的带颈对焊法兰。
1.2.1带颈法兰尺寸、外形公差技术要求
依据带颈法兰的形式和焊接要求，对对焊法兰焊端外径、平焊法兰内径的公差，所有法兰下端面平面度等参数要求较高。其他尺寸与公差主要是为了满足法兰连接的强度、刚性(刚性法兰或柔性法兰)要求，以及螺栓连接要求和构件组装精度要求。
1.2.2带颈法兰加工技术
带颈法兰生产的关键环节在于控制钢坯的成分与性能、锻坯的锻造工艺、热处理工艺等。但从已有工程带颈法兰生产供货经验，机加工是制约法兰供货进度和后期铁塔加工的关键环节。法兰检验方面，针对皖电东送工程钢管塔用法兰，其检验项目包括钢坯检验、锻件检验、产品检验。输电线路钢管塔用锻造法兰因需要进行热浸镀锌防腐处理，因此其供货状态为机加工状态供货，且表面不涂防锈油。
1.3高强螺栓的加工技术
目前，输电线路铁塔已广泛采用8.8级高强螺栓，在钢管塔中采用高强螺栓还可减小法兰尺寸，减小螺栓的数量和规格，随着钢材强度的提高，10.9级螺栓也有望在钢管塔中得到应用。铁塔用高强螺栓有以下特点:（1）材质:M27及以下螺栓采用40Cr，M30-M64螺栓采用42CrMo。螺母一般采用40Cr。（2）螺栓螺纹采用辗压工艺成型，配套螺母螺纹采用扩孔的方法容纳外螺纹镀层，内螺纹镀后攻丝的工艺进行加工。（3）螺栓与螺母均要求进行调质处理。（4）螺栓与螺母均为热浸镀锌后供货，镀锌过程中要求采用抛丸(喷砂)方法去除表面锈污，采用碱性方法去除表面油脂。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆严禁采用酸洗的方法除油、除锈及除锌返镀。（5）要求对螺栓在热浸镀锌48h后进行20%无损检测抽检，检测方法可以采用磁粉检测或渗透检测。
2特高压钢管塔构件加工的关键技术
2.1下料
钢管塔构件加工时，应根据构件的材质、形状、厚度，合理选择冷切割(锯切、剪切)、热切割(氧-乙炔切割、等离子切割)工艺下料。对环形板等异形件宜采用数控切割，切割相贯线应采用数控相贯切割机。热切割质量应分别满足JB/T10045.3、JB/T10045.4Ⅰ级切割面质量要求。不同材质允许剪切的最大厚度见表1。
2.2制孔
在钢管塔构件加工中，制孔采用冲孔和钻孔两种方式，不同材质允许冲孔的最大厚度。
2.3开槽
对插板或U型板连接的钢管需要开槽，开槽时应优先采用专业开槽机，包括热切割开槽机和冷剪切开槽机，冷剪切开槽最大厚度应满足表1要求。手工切割时，不得引起环向部分过切割。
2.4弯曲
U型板的弯曲应采用热弯工艺，热弯温度控制在800-950℃，自然冷却。
2.5矫正
钢管塔主柱、横担主材不得冷矫正，其他构件弯曲度小于10。时，可以进行冷矫正。当环境温度低于0℃时，Q420及以上-等级的材料不得进行冷矫正；当环境温度低于12℃时，所有材料不得进行冷矫正。进行加热矫正时，加热温度不应超过900℃，热矫正后应自然冷却。
3提高钢管塔加工效率的杆塔设计方案
3.1合理设置环板和加劲板
钢管塔横担与塔身或塔头连接处的节点构造，一般环板使用数量较多，常采用4环板、5环板设计。很多情况下，钢管塔此类节点设计可能偏于保守，可进一步优化，在保证节点强度及刚度的前提下，简化构造，减少环板数量。另外，对于多根杆件交汇的大节点有时使用了较多的加劲板使得节点构造偏于复杂，通过合理设置环板和加劲板可以降低塔材，减少焊接工作量。
3.2尽可能多的使用角钢构件
对于地线支架以及较小负荷的铁塔横担主材，在高强角钢能满足要求的情况下，尽量使用角钢构件。以往在计算横担根部主材受力时，常作为单面连接考虑，当横担较长，线荷载较大时，横担主材角钢规格过大，因而放弃角钢而采用钢管构件。但实际情况中，横担根部主材角钢的两个肢上受力较为均衡，这表明设计时可以按照双面连接考虑，但考虑到构造因素以及次弯矩的影响，应留适当裕度。因此，很多塔型的横担使用普通规格角钢就能满足要求进而减少了采用钢管构件的焊接工作量。对于负荷较大的铁塔，当横担主材采用钢管的时候，横担斜材也可视具体受力情况尽量采用角钢。通常情况下，靠近横担根部主材长度较长，长细比较大，适合采用钢管构件，而靠近横担端部的斜材且则可采用角钢构件。
3.3合理使用插板连接
节点是钢管塔设计的重要工作，是杆塔加工中焊接工作量最大的部分，是控制加工效率的主要节点。钢管塔的相贯节点，采用插板连接，可较大幅度的降低了焊接工作量，避免了相贯线切割，极大地提高了加工效率。设计中采用标准化插板，可节省大量的管头设计、计算工作，提高了设计效率和设计质量；同时采用标准化插板后，使插板的批量生产成为可能，极大地提高了加工效率，有利于工程的质量控制。以往为提高插板经济性，插板设计分Q235和Q345两种材质，并按照50%、70%和100%三级强度进行了配置，导致插板类型较多，一定程度上增加了加工的难度。如插板取消Q235材质，全部采用Q345材质，可减少插板的数量和种类，提高插板加工的效率。铁塔试组装和现场安装过程中均发现，横担上平面主材与塔身采用“U”型插板连接很难就位，增加了施工难度，如采用“十”板进行连接，可明显降低施工难度，提高杆塔组装效率。
结语
我国钢管塔加工技术发展迅速，随着钢管塔关键原材料生产的技术进步和钢管塔加工关键技术的应用，必将推动我国钢管塔加工技术水平的大幅度提高。长远来看，我国输电线路钢管塔应用工作仍需不断完善和发展。
参考文献:
［1］孙竹森，程永锋，张强，等.输电线路钢管塔的推广与应用[J].电网技术，2015（6）.
［2］董建尧.架空输电线路钢管塔设计技术规定[J].电力勘测设计，2014（6）
论文作者:郭志刚
论文发表刊物:《电力设备》2018年第6期
论文发表时间:2018/6/25
标签：钢管论文; 法兰论文; 加工论文; 螺栓论文; 角钢论文; 构件论文; 焊管论文; 《电力设备》2018年第6期论文;