梁昆
（广西送变电建设公司 广西南宁 530000）
摘要：社会经济不断进步，推动城市化建设快速发展，随着城市人口迅速增长，城市用电量呈现激增的趋势，因此市区需要较多的高压输电线，在保证高压输电运行安全的前提上，同时还要考虑钢管结构具有安全可靠性，目前钢管杆优化设计还面临着以下问题；准确快速的加工、降低工程成本、减少钢结构操作时间、节约材料等。
关键词：输电线路；高强钢管杆；优化设计
随着城市的大开发大建设，城市用电量不断增加，因此迫切需要架设更多的高压输电线来满足当前用电需求，但是传统的角钢塔架需要占用大量的土地，在地价昂贵的市区是很难实现的。[1]同时角钢塔外形不够美观，无法与环境相融合。近些年，一种新型的输电线路钢管杆逐渐取代塔架，其具有外部造型美观、强度高、占地面积小、加工方便等特点。为了满足城市高速发展，用电量逐年攀升的需。务必要对原有用电线路进行大规模的改建。
一、钢管杆的结构、设计流程以及关键工艺
（一）钢管杆构
钢管杆作为一种新型的高压输电线的方式，具有外型美观、使用面积小，操作方便、高强度等特点，正逐渐的被推广和使用。[2]输电线路的钢管杆主要由这几部分构成：横担、法兰、杆身、爬梯等。
由于输电线路架空钢管杆技术得到广泛的推广和使用，传统的生产流程已经跟不上社会生产的需要，需要重新研发一套合理、安全的生产工艺来保障输电线路架空高强钢管杆的生产加工。
（二）关键工艺
1.焊接工艺
输电线路架空高强钢管杆主要使用高强度钢杆作为原材料，且每个输电线路架需要数量巨大的钢杆。因此，选择合适的焊接方式显得尤为重要，电力公司加大对高强钢的焊接技术研究，形成一条具有自主知识产权的高强钢焊接加工工艺。
2、喷砂技术
喷砂作为热喷涂施工的重要方法，其具有净化工件表面杂质、活化高强钢表面的功能。其活化高强钢表面的原理在于：首先，在高强钢表面进行喷砂可以形成一层因受到外力而产生的压应力，可以提高涂层的强度，还可以提高工件的抗疲劳，其次，喷砂可以使金属表面晶粒塑性变形增大，提高高强钢表面活性，促进晶粒与基体进行物理或者化学反应
(三）关键技术与措施
1.杆身根部防腐技术
电力作为国家的重要能源，推动了我国经济的快速发展。我国在进行输电线路的建设工程中，由于塔构件较容易受到腐蚀，导致输电线路塔坍塌的事故每年时有发生，为社会、企业带来了诸多的不良影响。[3]因此，相关部门应该加大对杆身根部的防腐技术的研究，避免事故再次发生。
当前主要致力于解决塔结构的易生锈、抗风能力差、易刮碰损坏、抵抗腐蚀能力差等问题。
新技术方案：在法兰盘上1.2m处的高强钢钢杆杆部内壁添加具有防腐蚀的环氧树脂碳纤维层，同时在外表面包裹同样具有防腐蚀的191不饱和树脂碳纤维层。将以上防腐蚀材料固定成型后，可以阻隔雨水、酸碱物质的腐蚀和空气的氧化的作用。
2.焊接工艺
2.1高强钢焊接性能分析
在输电线路架空高强钢管杆中，高强钢主要有这几种型号:Q460、Q420、Q390等
2.2、热裂纹
高强钢的化学成分中含有少量的C、S，Mn含量相对较多些，严格的控制C、S的含量，能够降低热裂纹产生的几率。
2.3、冷裂纹
在低合金钢中，C含量一般要控制在0.23%以内，为了达到一定要求的强度和韧性，可以在容许的范围内添加Mn和Mo等合金元素以及微合金元素V、Ti、Al等，还要结合轧制、热处理等工艺共同提高钢材的性能。
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在对材料进行焊接时，经常会伴随着热循环不稳定现象的出现，若要想提高强度钢的淬透性同时也会产生脆硬组织的可能，然而高强钢冷速度极快。以上这些原因都有可能会产生冷裂缝。
氢作为一种重要的焊接原料，在对高强钢进行焊接时容易出现冷裂缝。裂纹的位置是不固定的，有时会出现在焊接的热区，有是还会在金属内部。焊接接口处氢含量越高出现裂缝的概率就越大。[4]出现富氢的原因比较多，在实际操作中主要包括以下几处：第一，在熔池内由于受到较高温度的影响，水就会发上电解释放出氢和氧。第二，焊接材料中的水份、空气的湿度等发生电解释放氢。
还有就是因为结构的焊缝、构件的自身重量、焊缝位置、焊接顺序等造成接头处受力不均匀，降低承载力未能够达到设计要求而产生冷缝。
2.3热影响区的变化
高强钢的热处理加工工艺要求比较严格，必须要符合相关操作规范，但在实际的加工过程中受到多方面因素的影响，热处理与加热温度、冷却时间之间差异较大。因此在原材料的热影响区容易产生两个比较棘手的问题：首先，在进行焊接时由于冷却时间比较快，焊接完成后不在做热处理，这样就会在冷缝处诱发脆性组织；其次，钢材在进行调质时，技术人员要控制好加热的温度，一旦出现加热温度超过回火的温度，钢材的性能就会发生改变。
二、影响因素的控制
(一）焊接方法的选择
高强钢焊接常用方法有：二氧化碳保护焊、焊条电弧焊等，电弧焊对木材伤害比较大，实际操作中常采用能量集中的焊接，比如二氧化碳气体保护焊和其他气体混合使用。[5]不可以采用直径较大的焊条，而二氧化碳气体保护焊宜采用直径为1.2~1.6的焊丝。
（二） 焊接材料
焊接材料的选择主要依据是所选的焊接材料的性能与母钢性能相匹配，尽量做到钢的强度等级相近或者同级。在结构刚度很大、裂缝不可避免的特殊情况下，可以选择比原材料强度低材料进行补充。
（三）坡口处理
坡口是一个相对比较隐蔽的地方，坡口内的油污、湿润的空气、锈蚀等都会导致裂缝的产生，因此在进行合金钢焊接操作时，必须要对坡口进行清理。为了节省焊接材料，在焊接是尽量采用U型或者V型坡口。
三、工艺参数选择
（一）焊接顺序
焊接操作时是有序可循的，应该遵循以下原则：焊接操作时不能过于拘束要做到收放自由，避免交叉缝，若有交叉缝要及时的设计释放孔；首先焊接收缩大的构件，减少内部应力；焊接时，可将构件分为若干个小部件，逐一进行焊接。同时为了阻止热量的过多输入，避免母材过度受热，高强钢在焊接时可采用多道焊。
(二）横担采取变形截面
为了充分利用塔端空间和节省材料，同时满足横担受力设计要求，将横担由以前的传统的截面变为变形截面，使得输电线塔整体变得更加美观。为了方便长途运输，横担贾乃亮不要与杆身直接连接，根据力学原理，在荷载的作用下，横担根部承受较多的集中应力，局部受压容易变形。[6]所以，要对横担与杆身连接处补强，避免出现局部断裂发生安全事故。杆身由传统的套接改为当前流行的法兰盘，传统的杆身套操作难度大，位置精确度要求高，难以控制，施工中经常会出现实际的扰度与设计扰度无法吻合的现象，不利于输电线塔的安装。而法兰盘具有组装方便简单，连接牢固不松动，能够满足力学设计要求，最大限度的保证输电运行安全。
结语：
综上所述，钢管杆以其自身的结构优点在输电线路中被广泛应运。但是钢管杆仍存在一些缺陷，这就需要设计人员在实际的使用和设计过程中予以克服，将优秀的成果运用到实际工程操作中，充分发挥钢管杆作用，更好的服务社会、服务人们的生活。
参考文献:
[1]熊传龙. 500kV架空输电线路工程双回高强钢管杆施工工艺[J]. 中国高新技术企业,2015,33:97-98.
[2]董建尧. 《架空输电线路钢管塔设计技术规定》主要内容[J]. 电力勘测设计,2013,06:50-54+59.
[3]郭日彩,许子智,齐立忠,李喜来,李晋,张莲瑛,何长华,管顺清. 美国输电线路典型设计概况及对我国电网工程设计建设的启示[J]. 电网技术,2007,12:33-41.
[4]吴静,杨靖波,邢海军,李茂华. 750kV同塔双回及单回紧凑型杆塔结构优化研究[J]. 电力建设,2009,02:28-32.
[5]张健,温卫宁,赵彪,汪亚平,陈立. “十一五”期间输变电工程技术路线调整对电网工程造价的影响研究[J]. 能源技术经济,2012,07:33-37.
[6]王辉,李晓彦,孙清,薛建阳. 高强钢管轴压构件整体稳定性承载力的试验研究[J]. 工业建筑,2014,11:145-149+66
论文作者:梁昆
论文发表刊物:《电力设备》2016年第12期
论文发表时间:2016/8/25
标签：钢管论文; 线路论文; 输电线论文; 材料论文; 操作论文; 裂缝论文; 构件论文; 《电力设备》2016年第12期论文;