±660 kV銀東直流線路耐張線夾連接板斷裂原因分析

李相棟，郭世照，馬進(jìn)明，陳 強(qiáng)

（國(guó)網(wǎng)山東省電力公司檢修公司，濟(jì)南 250118）

±660 kV銀東直流線路耐張線夾連接板斷裂原因分析

李相棟，郭世照，馬進(jìn)明，陳 強(qiáng)

（國(guó)網(wǎng)山東省電力公司檢修公司，濟(jì)南 250118）

對(duì)±660 kV銀東直流線路耐張線夾斷裂情況進(jìn)行介紹，通過(guò)對(duì)耐張線夾材質(zhì)進(jìn)行試驗(yàn)分析，找出斷裂原因，對(duì)已投運(yùn)和在建特高壓和超高壓線路防止耐張線夾斷裂提出預(yù)防措施。

銀東直流線路；耐張線夾；化學(xué)成分

1 事件經(jīng)過(guò)

2015年4月，檢修人員對(duì)±660 kV銀東直流線路相關(guān)耐張線夾連接板與引流板裝設(shè)螺栓連接后，發(fā)現(xiàn)1928號(hào)塔1只耐張線夾連接板裂紋，如圖1所示，1974號(hào)塔1只耐張線夾連接板斷裂，如圖2所示。

圖1 1928號(hào)耐張線夾連接板裂紋

圖2 1974號(hào)耐張線夾 連接板斷裂

對(duì)引流板斷裂兩側(cè)斷面進(jìn)行檢驗(yàn)，靠近引流板一側(cè)邊緣處斷面存在嚴(yán)重超標(biāo)的孔洞缺陷，如圖3所示，孔洞長(zhǎng)度約20 mm，寬度約4 mm。打磨斷面表面后，該引流板側(cè)面存在1處孔洞和1處裂紋，如圖4所示，孔洞長(zhǎng)度約3.5 mm，寬度約1 mm；裂紋自斷面向下長(zhǎng)度約4 mm；如圖5所示，引流板側(cè)面孔洞曾用膠狀物封堵，該封堵用膠狀物呈淡黃色。斷面孔洞處色澤光亮，斷面其他部位的色澤呈灰色，如圖6所示。兩側(cè)斷面晶粒異常粗大，斷面上肉眼可見(jiàn)晶面反射亮光，斷面均為粗糙的脆性斷口，引流板不平整，存在一定的彎曲度。

圖3 引流板斷面形貌

圖4 斷裂處表面孔洞和裂紋

圖5 封堵膠狀物

圖6 孔洞處與其他部位色澤對(duì)比

圖7 引流板斷面宏觀形貌

2 耐張壓接管引流板試驗(yàn)分析

2.1 化學(xué)成分分析

對(duì)斷面部位進(jìn)行化學(xué)成分檢測(cè)，檢測(cè)部位如圖8所示。

斷面孔洞附近（1號(hào)）的主要化學(xué)成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)為w（Al）=58.32%；w（Si）=41.42%；w（Fe）=0.218%；w（Cu）=0.021%。

靠近孔洞的引流板側(cè)面（2號(hào)）的主要化學(xué)成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)為w（Al）=82.95%；w（Si）=16.09%；w（Fe）=0.228%；w（Cu）=0.021%。

斷面附近側(cè)面（3號(hào)）的主要化學(xué)成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)為w（Al）=85.57%；w（Si）=13.80%；w（Fe）=0.245%；w（Cu）=0.020%；w（Mg）=0.692%。

取樣斷面背面的主要化學(xué)成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 w（Al）=86.44%；w（Si）=13.30%；w（Fe）=0.221%；w（Cu）=0.023%。

圖8 化學(xué)成分檢測(cè)部位

2.2 沖擊性能試驗(yàn)

垂直于斷面取樣3個(gè)試樣進(jìn)行沖擊試驗(yàn)，沖擊功平均值為0.8 J。

2.3 微觀形貌和能譜成分分析

斷面較為粗糙，小刻面非常平整，未見(jiàn)韌性斷口特征，為典型的脆性斷裂，遠(yuǎn)離宏觀孔洞的斷面上也同樣存在孔洞，如圖9～10所示。

對(duì)圖10中所選區(qū)域進(jìn)行能譜分析，檢測(cè)結(jié)果為w（Al）=43.17%；w（Si）=45.28%；w（C）=9.28%；w（O）= 1.06%。

孔洞內(nèi)部及邊緣處斷面微觀形貌較為光滑，斷裂過(guò)程中未發(fā)生破壞，為金屬凝固形貌，如圖11～12所示，與其他部位存在明顯差異，如圖7所示，存在大量的孔洞，且孔洞邊緣非常尖銳。

圖9 斷面孔洞形貌

圖10 斷面微觀形貌

圖11 孔洞內(nèi)部形貌

圖12 孔洞邊緣形貌

對(duì)圖12中所選區(qū)域進(jìn)行能譜分析，檢測(cè)結(jié)果為w（Al）=65.28%；w（Si）=20.07%；w（C）=11.25%；w（O）=3.25%。

2.4 微觀組織分析

在斷裂的引流板上隨機(jī)取樣進(jìn)行微觀組織金相檢驗(yàn)，金相組織為α相、板條狀共晶硅和較多的塊狀初晶硅，共晶硅板條略大，如圖13所示，微觀組織中存在孔洞，如圖14所示。

圖13 引流板金相組織

圖14 微觀孔洞形貌

2.5 引流板斷裂原因

斷面晶粒粗大，存在平整的小刻面，未見(jiàn)韌性斷裂的特征，為典型的脆性斷裂；沿垂直于斷面取樣樣品的沖擊功只有0.8 J，說(shuō)明材料的脆性非常大；由于引流板在工作狀態(tài)下受一定的彎曲應(yīng)力，因此不宜使用脆性大的鑄造件。

斷面孔洞附近中Si的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為41.42%，兩種方法測(cè)定斷面的Si質(zhì)量分?jǐn)?shù)均達(dá)到了40%以上，靠近孔洞的引流板側(cè)面中Si的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為16.09%，斷面孔洞處的Si質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20.07%，其他所檢測(cè)部位Si的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為13.30%和13.80%。引流板化學(xué)成分Si的含量超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)GB／T 1173—2013《鑄造鋁合金》的規(guī)定（10.0%～13.0%）［1］，且斷面處Si的含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出標(biāo)準(zhǔn)要求的上限值，成分偏析非常嚴(yán)重；微觀組織和宏觀檢驗(yàn)中均存在孔洞，斷面上孔洞的長(zhǎng)度約20 mm，為嚴(yán)重的疏松缺陷，缺陷尺寸遠(yuǎn)超標(biāo)準(zhǔn)GB／T 9438—2013《鋁合金鑄件》的規(guī)定，說(shuō)明引流板的鑄造工藝不當(dāng)［2］。

微觀金相組織中存在較多的塊狀初晶硅，共晶硅板條略大，說(shuō)明引流板的鑄造工藝中變質(zhì)處理不足。

從用膠狀物封堵孔洞的現(xiàn)象分析，供應(yīng)商曾發(fā)現(xiàn)引流板表面存在孔洞的問(wèn)題，卻沒(méi)有將不合格件廢棄，而是采用封堵等方式掩蓋，說(shuō)明供應(yīng)商在產(chǎn)品質(zhì)量控制方面存在漏洞。

引流板不平整，存在一定的彎曲度，說(shuō)明引流板的加工質(zhì)量不良，由于該鑄造引流板的沖擊功非常小，脆性非常大，在安裝緊固時(shí)極易造成部件斷裂。

3 預(yù)防措施

要對(duì)同批次耐張塔耐張線夾及引流板進(jìn)行紅外測(cè)溫，監(jiān)測(cè)耐張線夾運(yùn)行狀況。

應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)線路金具采購(gòu)及驗(yàn)收管理，技術(shù)規(guī)范書(shū)要明確規(guī)定應(yīng)滿足的相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求，要求供應(yīng)商提供金具的質(zhì)量證明書(shū)等技術(shù)文件資料；金具到貨后，應(yīng)仔細(xì)審查技術(shù)資料，并逐件對(duì)金具進(jìn)行驗(yàn)收，一旦懷疑有問(wèn)題，立即送相關(guān)試驗(yàn)單位進(jìn)行全面試驗(yàn)，檢驗(yàn)合格后方可使用。

組織開(kāi)展線路受力金具梳理排查，全面掌握線路鑄件金具的使用情況。

要求承受彎曲或剪切應(yīng)力的金具，應(yīng)采用熱擠壓成型或變形鋁加工件，不得使用鑄件。

對(duì)于正在建設(shè)的特高壓和超高壓工程線路要加強(qiáng)線路金具質(zhì)量檢驗(yàn)，運(yùn)行單位要提前介入，發(fā)揮技術(shù)監(jiān)督作用，確保所需線路金具質(zhì)量滿足運(yùn)行需要。

4 結(jié)語(yǔ)

耐張線夾連接板的材料脆性非常大，引流板化學(xué)成分Si的含量超過(guò)了標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，微觀組織和宏觀檢驗(yàn)中均存在孔洞，為嚴(yán)重的疏松缺陷，缺陷尺寸遠(yuǎn)超標(biāo)準(zhǔn)，引流板的鑄造工藝不當(dāng)。供應(yīng)商曾發(fā)現(xiàn)引流板表面存在孔洞的問(wèn)題，卻沒(méi)有將不合格件廢棄，而是采用封堵等方式掩蓋，供應(yīng)商在產(chǎn)品質(zhì)量控制方面存在漏洞。引流板不平整，存在一定的彎曲度，在安裝緊固時(shí)極易造成部件斷裂。

［1］GB／T 1173—2013 鑄造鋁合金［S］.

［2］GB／T 9438—2013 鋁合金鑄件［S］.

Analysis on the Fracture of Strain Clamp Connecting Plate of the±660 kV Yindong DC Transmission Line

LI Xiangdong，GUO Shizhao，MA Jinming，CHEN Qiang
（State Grid Shandong Electric Power Maintenance Company，Jinan 250118，China）

The fracture of strain clamp of the±660 kV Yindong DC Transmission line is introduced.Based on the analysis of the material of the strain clamp，the cause of fracture is found out.The preventive measure are put forward strain clamp fracture for the operation and the construction of UHV and EHV lines.

Yindong DC Transmission line；strain clamp；chemical composition

TM755

B

1007－9904（2017）02－0071－03

2016-10-15

李相棟（1984），男，工程師，從事電力應(yīng)急、可靠性管理工作；

郭世照（1969），男，高級(jí)工程師，從事安全管理工作；

馬進(jìn)明（1981），男，工程師，從事安全管理工作；

陳 強(qiáng)（1973），男，工程師，從事安全管理工作。