谈输电线路钢管杆质量检测和典型缺陷

2022-09-21 16:40:47 来源:写作指导

摘要:钢管杆作为城市架空输电线路的主要支撑用杆,其质量的好坏将直接影响电能输送的稳定性和可靠性;城市发展及网架结构的改善对输电网建设提出了更高的要求,作为主要组成部分的钢管杆的质量要求也随之提高。对上海某地市公司近3年内110kV及35kV架空输电线路用钢管杆进行质量检测,并对检测出的问题进行了汇总和分类,发现焊缝及镀层外观质量缺陷是钢管杆质量问题的主要方面,同时分析了焊缝及镀层外观典型缺陷成因及影响。最后针对性地提出改进措施,以提升钢管杆投运质量,保障城市输电网坚强与稳定。

关键词:架空输电线路;钢管杆;典型缺陷

架空输电线路支撑主要依靠铁塔、钢管杆、混凝土杆,220kV及以上电压等级输电线路多采用铁塔支撑;110kV和35kV电压等级输电线路多采用钢管杆、混凝土杆支撑。由于钢管杆具有适用范围广、占地走廊小等优点,已经成为城市架空输电线路主要支撑用杆;钢管杆质量的好坏将直接影响电能输送的安全稳定。本文对上海某地市公司近3年内110kV和35kV新建、改建及扩建输电线路工程用钢管杆进行入网质量抽检,结合相关标准对抽检发现的缺陷进行汇总、分类及判定,分析典型缺陷成因及影响,并针对性地提出改进措施,以提升钢管杆投运质量。

1钢管杆分类

输电线路用钢管杆按结构型式分为等径杆和锥形杆;按截面型式分为圆形钢管杆和多边形钢管杆;按受力材料分为纯钢管杆和薄壁离心钢管混凝土杆,如图1所示。

2检测项目分类

根据DL/T646—2012《输电线钢管结构制造技术条件》的要求,将输电线路钢管杆的检测项目分为钢材质量、零部件质量、焊缝质量、镀层质量这4类。

2.1钢材质量

钢材质量检测项目分为外观质量、规格尺寸、化学成分、机械性能(包括拉伸试验、冲击试验合规格尺寸)、紧固件(机械性能和镀锌层)等。机械性能主要通过拉伸试验、冲击试验来检测屈服强度、抗拉强度、断后伸长率、吸收能量;紧固件机械性能主要通过拉伸试验检测抗拉强度、屈服强度、最小拉力载荷、保证载荷。检测过程中注意防止割伤、划伤、压伤、辐射,做好检测设备与被检设备的清洁工作。

2.2零部件质量

零部件质量项目分为外观质量(厚度和宽度)、规格尺寸、法兰直径、镀锌层质量(厚度、附着力、下料长度)、其他尺寸(垂直度,孔位、孔形,切角、开合角,制弯、挠曲)等。主要检测零部件表面质量、有无损伤、是否变形、尺寸、镀锌层质量。检测过程中做好检测和被检设备的清洁工作。

2.3焊缝质量

焊缝质量检测项目分为外观质量(外观成型质量、母材过渡质量、外观缺陷要求)、外形尺寸(焊缝宽度、焊缝余高、焊缝边缘直线度、焊缝表面凹凸)、内部质量(超声评定等级、射线评定等级)这3项。检测过程中需注意内部质量要在焊接完成后24h内进行[1-2],防止割伤、碰伤;检测现场产生的废弃物要及时收集,以防污染环境;检测前做好表面清洁工作。

2.4镀层质量

镀层质量检测项目分为外观质量、镀层厚度、镀层附着力这3项,检测过程中要做好被检设备表面的清洁工作,检测点位置和数量应符合标准要求。

3缺陷分布与分析

3.1缺陷分布

近3年内共抽检钢管杆260基,问题钢管杆212基,其中焊缝质量和镀层质量项目问题占比超过95%;焊缝质量项目的各类型缺陷中,外观质量和外观尺寸问题占比超过95%;镀层质量项目的主要问题是热镀锌外观质量问题。

3.2焊缝典型缺陷分析

焊缝外观质量典型缺陷主要是成型不良、焊渣及飞溅物、表面气孔、夹渣、焊瘤、未焊透;焊缝外形尺寸典型缺陷主要是焊缝边缘直线度偏差超过标准要求和焊缝表面凹凸值超过标准要求。

3.2.1外观质量典型缺陷分析

3.2.1.1成型不良

成型不良多产生于钢管杆端部及收弧后重新起弧位置。成型不良产生的原因:未按照焊接工艺规程和作业指导书施焊;焊工技能水平不足,存在无证上岗。焊缝成型不良的危害:造成应力集中,引起焊缝早期破坏[3]。

3.2.1.2焊渣及飞溅物

焊渣及飞溅物多出现在焊缝两侧。焊渣及飞溅物产生的原因:焊条药皮受潮、焊条与母材不匹配、坡口边缘有杂物和油污、焊工技术不熟练、焊接设备不符合要求。焊渣及飞溅物的危害:增加清理难度、破坏焊接过程、造成局部腐蚀及影响镀锌层的外观质量。

3.2.1.3表面气孔

表面气孔是焊接过程中熔池内的气体未能及时逸出而在表面形成的气孔。表面气孔产生的原因:坡口边缘有脏污、焊条或焊剂受潮、焊条药皮变质、剥落、焊接速度过快。表面气孔的危害:减少焊接接头有效截面积,增加应力集中;严重影响弯曲和冲击韧性。

3.2.1.4夹渣

夹渣是残存在焊缝中的熔渣,是焊缝常见缺陷之一。夹渣产生的原因:焊接电流过小、焊接速度过快;坡口焊前未清理干净;多层焊未及时清除焊渣;焊条角度不当。夹渣的危害:降低焊缝强度,连续夹渣更容易产生裂纹。

3.2.1.5焊瘤

焊瘤是指焊缝中的液体金属流到未熔化的母材上或从焊缝根部溢出,冷却后形成的未与母材融合的金属瘤。焊瘤产生的原因:电流过大、电弧过长;坡口尺寸过大;焊接过程中焊条摆动。焊瘤的危害:改变焊缝截面,降低焊缝承受动载荷的能力。

3.2.1.6未焊透

未焊透是指根部母材金属未熔化,熔敷金属未进入根部。未焊透产生的原因:焊接电流太小、焊接速度太快;焊条角度不当、电弧发生偏吹;坡口角度太小、对接间隙太小;对接处较厚的锈迹未清除。未焊透的危害:减少有效截面积,降低承载力,引起应力集中,严重降低疲劳强度,易产生裂纹。

3.2.2外形尺寸典型缺陷分析

3.2.2.1边缘直线度

焊缝边缘直线度是指在任意300mm连续焊缝长度内,焊缝边缘沿焊缝轴向的偏差。根据DL/T646—2012《输电线钢管结构制造技术条件》的要求,埋弧焊、手工电弧焊和气体保护焊这3种焊接方法对于焊缝边缘直线度的要求分别为3,2,2mm。焊缝边缘直线度偏差过大产生的原因:焊条偏芯使电弧偏向一侧;焊接过程中有磁偏吹现象;焊工技能水平不高。焊缝边缘直线度偏差过大的危害:造成坡口未熔合,降低承载界面情况,造成应力集中。

3.2.2.2表面凹凸

焊缝表面凹凸是指在焊缝任意25mm长度范围内,焊缝余高的最大值与最小值间的差值,根据标准要求,焊缝表面凹凸的偏差值不大于2.0mm。焊缝表面凹凸偏差过大产生的原因:坡口角度不适合、装配间隙不均匀、焊接速度不当、焊接参数选择不合适。焊缝表面凹凸的危害:凹凸处容易出现未熔合,造成应力集中。

3.3镀层典型缺陷分析

镀层的典型缺陷是破损、积锌、起皮、漏镀、淌黄水。镀层缺陷产生的原因:安装运输过程中外力破损;被镀钢材表面脏物、油污、氧化膜、焊渣及飞溅等未清除;锌液中杂质较多;锌液温度不稳定。镀层缺陷的危害:降低锌层防腐性能,加速腐蚀。

3.4改进措施

3.4.1设备制造阶段

加强钢管杆制造过程的监督,重点检查焊缝质量及镀锌层质量,焊缝质量及镀锌质量管控需做好以下要点:①加强钢材质量的检查;②装配偏差应符合要求;③焊缝坡口尺寸应符合要求;④焊工应持证上岗;⑤焊前做好坡口清洁;⑤严格按照焊接工艺要求进行施焊;⑥焊接设备的选择应适当;⑦焊接材料的选择应适当;⑧镀锌前做好表面清洁工作;⑨及时去除锌池内杂质;⑩加强锌液温度控制;1镀后化学处理及物理处理。

3.4.2安装运输阶段

加强钢管杆装卸、运输过程中的保护,对特殊部位进行包裹,防止冲击载荷损伤镀锌层:①运输过程中安置方式要得当,防止颠簸造成镀锌层破损;②装卸过程中,防止与坚硬物体碰擦,造成镀锌层破损;③堆放在木块上,防止与地面摩擦造成镀锌层破损。

4结语

焊缝质量及镀层质量是钢管杆质量问题的主要方面。未焊透、表面气孔、夹渣、焊瘤、焊渣及飞溅物、成型不良、边缘直线度偏差过大及表面凹凸值过大是焊缝外观质量的主要缺陷类型。破损、积锌、起皮、漏镀、淌黄水是镀层外观质量的主要缺陷类型。钢管杆质量提升需加强焊接工艺管控、镀锌工艺管控和安装运输保护。

参考文献:

[1]王清葵.输电线路施工[M].北京:中国电力出版社,2008.

[2]国网湖南省电力有限公司电力科学研究院.电网物资质量抽检试验作业指导书:材料类[M].北京:中国电力出版社,2020.

[3]郑佩祥.电网设备金属材料监督与检测[M].北京:中国电力出版社,2017.

作者:章学兵 王健 夏震 周涛 汪笃红 王建 单位:国网上海市电力公司青浦供电公司