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河南输电线路角钢塔塔脚焊接变形所采取的控制措施

发布时间 : 2017-09-18

来源:/news/159.html

河南角钢
    输电线路角钢塔具有加工简单,运输和安装方便等特点。目前,在全球输电线路工程中约占输电线路工程总量的80%之多。
    角钢塔塔脚焊接后会产生较大的角变形缺陷。塔脚角变形不但影响外观及安装质量,同时降低结构承载能力及运行稳定性。因此,降低塔脚的角变形,提高塔脚的焊接质量,是输电线路角钢塔工程生产加工质量控制的重中之重。
    角变形是焊接变形中常见的变形之一。生产中通常采用刚性固定、反变形等工艺降低角变形的产生。刚性固定虽然能一定程度的降低角变形产生,但是效果并不理想。而且,刚性固定预防变形工艺在降低变形的同时会大幅增加焊接残余应力。接残余应力的增加对金属材料厚度性能(Z向)极其不利,当残余应力达到一定数值或残余应力与工作应力相叠加时,金属很容易产生层间撕裂缺陷,造成重大质量事故。刚性固定和反变形工艺还会降低生产效率, 增加生产成本等。因此,更突出了本文的工艺措施的优势。
    1、输电线路角钢塔结构特点
    输电线路角钢塔由塔脚、主材、辅材、横担、挂线点和紧固件等组成。塔脚安装在混凝土基础上,角钢主材通过螺栓连接在塔脚上,辅材和横担通过螺栓连接到主材上,挂线点通过螺栓连接到横担上,最后输电电缆悬挂在挂线点上。
    2、塔脚角变形产生机理
    角钢塔塔脚的结构形式注定了角变形产生的必然性。由于塔脚主材、靴板和加劲板都集中在塔脚板的一面,是典型的非对称施焊结构。虽然塔脚板厚度较大(30~70mm),但是由于非对称施焊,塔脚靴板和加劲板焊接时,塔脚板吸收了大量的热能,塔脚板上部分金属承受的热量大(达到熔化状态),底部承受的热量小(温度较低)。上部的母材受热而产生膨胀,膨胀时由于塔脚板底部温度较低致使上部金属膨胀受限。当焊接热源逐渐离去,熔池温度快速冷却,这时塔脚板上部金属膨胀的体积开始收缩,收缩时产生的残余应力,随着温度的下降逐渐增大。当残余应力超过母材屈服强度的时候,塔脚板就会产生向焊缝方向的收缩变形造成角变形。如果母材中低熔点杂质较多或过大的残余应力相叠加很有可产生层间撕裂缺陷。
    3、角变形控制措施
    对于非对称施焊结构,预防角变形的措施主要有:尽量降低焊脚尺寸(在符合设计要求时)、增加塔脚板强度、降低焊接线能量(降低焊接时输入的热量)、配合合理的焊接顺序等。
    4、常规输电线路角钢塔焊接变形预防方案
    针对输电线路角钢塔塔脚结构的多样化,应采取不同的焊接工艺措施。塔脚焊接工艺措施基本上都是采取先焊主材与主材焊缝和主材与加劲板焊缝,再焊主材与塔脚板焊缝和加劲板与塔脚板焊缝。
    焊接接头采取坡口对接与角接组合焊缝,采用高效、中等焊接线能量的半自动熔化极气体保护焊,配合多层焊或多层多道焊工艺。通过先焊主材与主材焊缝和主材与加劲板焊缝,将塔脚上部份结合为一体,最后焊接塔脚板与主材焊缝和塔脚板与加劲板焊缝。通过以上顺序焊接,其优点是由于塔脚上部分结构已经形成一体,具有很大的拘束能力,约束塔脚板焊接时产生的膨胀和收缩力,降低角变形的产生。
    5、各种塔脚结构焊接工艺 
    5.1十字靴板型塔脚
    为了降低塔脚板的角变形,先将十字型主材装配,装配后采用自动熔化极气体保护焊进行施焊。十字型主材焊接完成后再与塔脚板装配焊接。焊接时,先焊接主材与加劲板的角焊缝,再焊接主材与塔脚板的角焊缝。  
    5.2角钢主材型塔脚和复杂型塔脚结构
    为了降低角钢型主材塔脚和复杂型塔脚的角变形,先焊接加劲板与主材的对接焊缝,再焊接加劲肋板与主材的角焊缝,后焊接主材与塔脚板角焊缝,最后焊接加劲肋板与塔脚板角焊缝。  
    5.3焊接工艺参数
    为降低焊接变形,提高生产效率,焊接时采用高效、中等线能量的自动熔化极气体保护焊和半自动熔化极气体保护焊进行施焊。
    通过本工艺焊接的塔脚结构角变形量,远远低于一般工艺的塔脚结构,角变形量可以控制在t/25,可以满足施工设计和相关规范的要求。此塔脚结构,不但焊接变形符合设计及规范要求,而且有效避免了因过大的焊接线能量及过大的拘束度,导致焊接接头晶粒粗大、残余应力集中等问题而导致的层间撕裂缺陷。 
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