淺談電力鐵塔四主材塔座的加工方法

摘 要：本文主要分析了電力鐵塔四主材塔座結(jié)構(gòu)具備的特點(diǎn)，并指出了加工四主材料塔座過(guò)程中存在的工作難點(diǎn)。根據(jù)加工難點(diǎn)指出電力鐵塔四主材塔座結(jié)構(gòu)的焊接方法、焊接變形放樣、加工尺寸以及焊接裂紋放樣方法，從而幫助提高電力鐵塔的生產(chǎn)效率及產(chǎn)品質(zhì)量，幫助減少生產(chǎn)費(fèi)用。 　　關(guān)鍵詞：電力鐵塔；塔座結(jié)構(gòu)；加工；四主材塔座 　　中圖分類(lèi)號(hào)：TM75 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 　　近年來(lái)，隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)實(shí)力不斷增強(qiáng)，電網(wǎng)建設(shè)企業(yè)也獲得了較快發(fā)展。電網(wǎng)中隨著輸電線(xiàn)路電壓等級(jí)越高，其對(duì)于桿塔荷載以及輸電容量要求就會(huì)越高，輸電容量、桿塔荷載會(huì)隨著電業(yè)等級(jí)的增加而增大，另外對(duì)于線(xiàn)路具有的安全性也有較高的要求。除此之外，電力鐵塔具有的復(fù)雜性也會(huì)增加，為了滿(mǎn)足實(shí)際生產(chǎn)需求市場(chǎng)上也不斷推出了新型塔型。所以，鐵塔生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)不斷更新鐵塔結(jié)構(gòu)的加工工藝、改善加工技術(shù)，提高電力鐵塔的生產(chǎn)效率。本文介紹的四主電力鐵塔設(shè)備是一種具有高安全性以及大荷載能力的塔型，其適合應(yīng)用在復(fù)雜地形輸電線(xiàn)路中以及荷載線(xiàn)路中。其中四主材鐵塔屬于單腿截面具有四根角鋼鐵塔類(lèi)型，給類(lèi)鐵塔在進(jìn)行加工過(guò)程中，對(duì)塔座急性加工的步驟是整個(gè)加工過(guò)程的難點(diǎn)。 　　1 分析電力鐵塔四主材鐵塔塔座結(jié)構(gòu)情況 　　從圖1中可以看出電力鐵塔圓形塔座底板結(jié)構(gòu)中焊接有4根主材，其中與上段腿部主材結(jié)構(gòu)與十字連板相連接構(gòu)成主材夾縫上端，十字連板與主材用螺栓結(jié)構(gòu)連接在一起。其中與上部人字材結(jié)構(gòu)相連接的靴板被焊接在主材接縫下端結(jié)構(gòu)，并且主材塔座底板與靴板焊接在一起。另外，在主材內(nèi)側(cè)結(jié)構(gòu)中焊接有四塊靴板，并且這四塊靴板無(wú)孔。由八塊環(huán)形無(wú)孔加勁板結(jié)構(gòu)將這四塊靴板焊接起來(lái)。根據(jù)該類(lèi)塔型具有荷載能力高的特點(diǎn)，其需要承受的壓力以及拉力均比較大，所以通常將該主材以及板結(jié)構(gòu)的厚度設(shè)計(jì)為16mm。 　　2 分析四主材鐵塔塔座結(jié)構(gòu)在加工過(guò)程中的難點(diǎn)問(wèn)題 　　難點(diǎn)1：確定塔座環(huán)形無(wú)孔加勁板結(jié)構(gòu)尺寸大小。由于這四根主材結(jié)構(gòu)與水平線(xiàn)構(gòu)成的角度值都不一致，因此造成這八塊組焊板結(jié)構(gòu)構(gòu)成的角度值也存在差異。加上國(guó)內(nèi)鐵塔放樣軟件具有的功能作用僅適合使用在雙主材塔、單主材塔等常規(guī)鐵塔塔座的放樣作業(yè)中，而不能幫助精確的確定四主材塔塔座結(jié)構(gòu)尺寸大小。 　　難點(diǎn)2：整個(gè)四主材塔座結(jié)構(gòu)工藝步驟中，組焊工藝就占了90%左右，所以如何消除由于焊接應(yīng)力而造成組焊件結(jié)構(gòu)裂紋情況，從而有效減少焊接應(yīng)力對(duì)塔座焊接結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的變形作用。 　　難點(diǎn)3：所謂焊接應(yīng)力指的是在進(jìn)行剛才焊接過(guò)程中，因?yàn)檩斎氲乃矔r(shí)熱集中度較高，從而使焊件出現(xiàn)局部高溫情況，導(dǎo)致不均勻溫度場(chǎng)出現(xiàn)。而受到高溫影響的剛才會(huì)向外發(fā)生伸長(zhǎng)、膨脹作用，但是由于受到周邊鋼材材料的限制，最終在焊件內(nèi)部形成高熱應(yīng)力。而這一熱應(yīng)力會(huì)隨著焊接時(shí)間的延長(zhǎng)以及鋼材溫度的改變而形成焊接應(yīng)力。如果焊接溫度場(chǎng)消失后還存在部分應(yīng)力，則稱(chēng)之為殘余焊接應(yīng)力。這一類(lèi)型應(yīng)力會(huì)對(duì)焊件材料具有的剛度、耐腐蝕性能、強(qiáng)度以及變形能力產(chǎn)生影響，從而造成鍍鋅后發(fā)生裂痕。所以，在對(duì)電力鐵塔進(jìn)行加工處理過(guò)程中需要將焊接殘余應(yīng)力這一因素考慮在內(nèi)。 　　了解到殘余應(yīng)力對(duì)塔座結(jié)構(gòu)的焊件產(chǎn)生的影響作用，可能與焊接工藝的步驟、焊件數(shù)量、布置位置以及焊接尺寸大小存在著一定聯(lián)系。與普通雙主材塔座以及單主材塔座相比，四主材鐵塔塔座鋼板需要的厚度值以及焊接數(shù)量、焊接范圍相對(duì)來(lái)說(shuō)都比較大。因此，確保四主材塔座結(jié)構(gòu)不出現(xiàn)裂紋或者是變形情況，加工難度要比一般鐵塔類(lèi)型的加工難度大。所以，對(duì)鐵塔進(jìn)行加工時(shí)應(yīng)從放樣工作開(kāi)始入手，幫助明確焊縫尺寸大小、焊件數(shù)量以及坡口形狀，然后合理布置焊縫位置。在加工過(guò)程中選用合適的焊接布置、焊接工藝、合理裝配，并合理選擇剛性固定方法以及反變形措施，從而有效降低焊接殘余應(yīng)力對(duì)四主材塔座產(chǎn)生的影響作用。 　　3 分析四主材塔座結(jié)構(gòu)的加工處理工藝 　　3.1 鐵塔塔座結(jié)構(gòu)的放樣方法 　�。�1）環(huán)形無(wú)孔加勁板尺寸大小的確定 　　應(yīng)先在LPY 放樣軟件中設(shè)計(jì)好鐵塔主體結(jié)構(gòu)，并在主體結(jié)構(gòu)的三維狀態(tài)下直接采用CAD三維畫(huà)圖軟件來(lái)幫助繪制出塔座結(jié)構(gòu)的組焊外形。繪制出的環(huán)形版圖中，由八個(gè)平行四邊形組合構(gòu)成了八塊環(huán)形無(wú)孔加勁板結(jié)構(gòu)，這8塊加勁板結(jié)構(gòu)位于環(huán)形塔座結(jié)構(gòu)中。這幾塊無(wú)孔加勁板結(jié)構(gòu)形成的板邊以及角度值就是實(shí)際工作中需要利用的一組數(shù)據(jù)。最重要的一個(gè)步驟就是將三維圖形準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)換成平面狀態(tài)，從而幫助有效測(cè)量無(wú)孔加勁板結(jié)構(gòu)的尺寸大小�？梢岳�用CAD軟件中的渲染功能以及三維建模功能，把塔座結(jié)構(gòu)的三維透視圖形變成三維實(shí)體形態(tài)。在實(shí)現(xiàn)三維實(shí)體圖形的構(gòu)筑工作之后，可以采用布爾運(yùn)算幫助從實(shí)體中單獨(dú)抽出8塊環(huán)形板結(jié)構(gòu)。在獲得需要的板形后，把每一塊板都復(fù)制到平面結(jié)構(gòu)中，從而實(shí)現(xiàn)放樣工作，并將獲得的樣板送至相應(yīng)的車(chē)間中完成加工處理。 　�。�2）在進(jìn)行放樣作業(yè)中應(yīng)將焊接殘余應(yīng)力對(duì)電力鐵塔塔座結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的影響作用考慮在內(nèi) 　　為了有效控制焊接殘余應(yīng)力的影響作用，降低焊件變程度，確保焊件順利完成裝配工作，可以在放樣工序中通過(guò)增加十字連接板和四主材結(jié)構(gòu)組焊縫隙來(lái)實(shí)現(xiàn)，將1mm間隙擴(kuò)大到2mm間隙。適當(dāng)縮小主材與人字材靴板焊接尺寸，確保焊接尺寸符合塔座結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的抗壓能力以及抗拉能力，連板坡口大小設(shè)定為2mm～3mm。 　　3.2 對(duì)四主材塔座結(jié)構(gòu)進(jìn)行車(chē)將加工 　　在對(duì)電力鐵塔四主材塔座結(jié)構(gòu)進(jìn)行加工處理時(shí)應(yīng)嚴(yán)格根據(jù)焊接殘余應(yīng)力對(duì)塔座焊件結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的影響作用，嚴(yán)格遵循其與焊接尺寸、焊件布置位置、焊接數(shù)量以及焊接布置之間的聯(lián)系規(guī)律。選用恰當(dāng)?shù)难b配，設(shè)定合理的焊接方向以及焊接步驟：首先應(yīng)對(duì)工作中受力較大以及收縮量比較大的焊縫進(jìn)行焊接處理，并對(duì)焊縫進(jìn)行錘擊處理，嚴(yán)格按照分時(shí)分次的焊接工作方法來(lái)完成塔座結(jié)構(gòu)的加工工作。在焊接塔座過(guò)程中可以劃分為四次組裝過(guò)程。 　�。�1）根據(jù)雙主材塔座組裝焊接工藝，對(duì)塔座底板、主材及其對(duì)應(yīng)的人字材連接靴板進(jìn)行組裝。焊接完成后通過(guò)手錘方式敲打焊件，從而幫助抵消應(yīng)力作用，并使焊件結(jié)構(gòu)在自然環(huán)境下進(jìn)行冷卻，冷卻時(shí)間為12h，不摘除十字連板穿銷(xiāo)釘。 　�。�2）安裝兩根主材結(jié)構(gòu)及其對(duì)應(yīng)的無(wú)孔靴板，由于第一次焊接施工產(chǎn)生應(yīng)力作用，所以在組裝中存在安裝困難時(shí)可以采用千斤頂將主材下部頂住，定位好穿銷(xiāo)釘后進(jìn)行電焊，最后在安裝無(wú)孔靴板。這里的焊接步驟與第一次焊接方法相同。 　　（3）環(huán)形無(wú)孔加勁板進(jìn)行焊接處理。這一次焊接過(guò)程中留下其中的一塊加勁板，不對(duì)其進(jìn)行焊接，其余加勁板的焊接方法與第一次焊接方法相同。完成焊接工作后將黃油涂抹在未經(jīng)過(guò)施焊處理的旱縫結(jié)構(gòu)中，確保在進(jìn)行鍍鋅操作時(shí)該部位不會(huì)鍍上鋅，方便今后進(jìn)行施焊處理。黃油的效果比油漆效果好，因?yàn)辄S油鍍鋅之后可以將其刮除，如果采用油漆的話(huà)就需要利用焊槍來(lái)吹才能將十字連板拆除。 　�。�4）完成鍍鋅后實(shí)行焊接處理，首先將十字連板穿銷(xiāo)釘安裝好，在將預(yù)留下來(lái)的環(huán)形無(wú)孔加勁板進(jìn)行焊接、噴鋅，焊接方法與上述焊接工藝相同，然后結(jié)束此次塔座焊接作業(yè)。 　　結(jié)語(yǔ) 　　綜上所述，上述焊接工藝應(yīng)用在電力鐵塔四主材鐵塔塔座加工處理過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)了通孔率良好，塔座變形程度小，達(dá)到了電力四主材鐵塔塔座結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求。本文所介紹的四主材鐵塔塔座焊接工藝，在對(duì)塔座結(jié)構(gòu)加工過(guò)程中能幫助提高焊接加工效率，幫助大大減少了生產(chǎn)所需成本費(fèi)用。應(yīng)用在實(shí)際工作中獲得了較高的一次質(zhì)量合格通過(guò)率，大大提高了電力企業(yè)的生產(chǎn)能力，所以在實(shí)際工作中可以推廣采用此方法。 　　參考文獻(xiàn) 　　[1]鄧志靖.淺談電力鐵塔四主材塔座的加工方法[J].沿海企業(yè)與科技，2012（10）：84-85. 　　[2]馮金良.常用電力鐵塔螺栓加工工藝及殘余應(yīng)力淺析[J].機(jī)械工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化與質(zhì)量，2012（02）：28-31.

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