鐵塔機械性能測試在抽檢中存在的問題分析

王建東，劉曉龍，殷 鵬，張志國，劉金慧

(國網遼寧省電力有限公司，遼寧 沈陽 110006)

隨著我國現代化進程加快，電力迅猛發展，電網輸送能力不斷提高，對電網設備要求越來越嚴格，特別是對220 kV以上線路，對線路可靠性要求越來越高。近些年相繼出現倒塔事故，惡劣天氣是造成事故主要原因，但材料本身也存在不足，應引起重視。本文總結遼寧地區多年來的鐵塔材料抽檢結果，分析抽檢中存在的問題。

1 鐵塔抽檢結果

針對遼寧地區鐵塔鋼材進行抽檢，抽檢產品包括早期鐵塔、10年前鐵塔和近幾年鐵塔，抽查結果發現，不同時期產品材質從成分和機械性能方面都存在明顯差異。

早期鐵塔地面以上出現均勻腐蝕，有暗紅色鐵銹，但不嚴重。抽檢的鋼材應相當于10號鋼，雜質元素含量低于國家標準值，特別是Si含量低，當時采用優質結構鋼。化學成分結果見表1。該鐵塔運行70多年，但鐵塔鋼材幾何尺寸仍為正偏差。

鐵塔鋼材機械性能滿足國家標準[1]要求。結果見表2。

表1 塔材化學成分 wt%

表2 拉伸試驗結果

從機械性能上看，屈服強度比標準值高25%～30%，根據測試經驗，屬正常范圍。

10多年前，國產鐵塔鋼材多采用Q235鋼，部分抽檢鋼材的化學成分結果見表3。鐵塔鋼材幾何尺寸為負偏差。塔材符合國家標準GB/T 699—2015中Q235鋼要求。

表3 各元素含量 wt%

鐵塔鋼材機械性能滿足國家標準GB/T 699—2015《優質碳素結構鋼》中對Q235鋼的要求。結果見表4。

表4 拉伸試驗結果

綜合分析該時期鐵塔材質，采用結構鋼。從機械性能上看，屈服強度比標準值高25%～30%，根據測試經驗，屬正常范圍。

近幾年鐵塔主鋼材采用Q345鋼，部分抽檢的鋼材化學成分結果見表5。符合國家標準GB/T 1591—2008《低合金高強度結構鋼》[2]中對Q345鋼的要求。

表5 鋼管的化學成分 wt%

鐵塔鋼材機械性能滿足國家標準要求。結果見表6。

表6 拉伸試驗結果

綜合分析該時期鐵塔材質，采用結構鋼。從機械性能上看，屈服強度比標準值略高，根據測試經驗，屬不正常范圍。另外，其他鐵塔鋼材抽查結果為屈服強度比標準值高5%～8%，根據試驗要求，屈服強度偏低。

2 抽查結果分析

從防腐角度上看，早期鐵塔采用優質鋼，硅含量低，有利于鐵塔防腐。而目前鐵塔采用結構鋼Q235、Q345等，硅含量相對高，鍍鋅防腐效果不及優質鋼。

從尺寸偏差角度上看，早期鐵塔鋼材尺寸偏差小，而近些年，鐵塔鋼材尺寸均為負偏差，接近極限值。從設計角度上，考慮長期使用，鐵塔鋼材應有腐蝕裕量，幾何尺寸大于設計時計算采用尺寸。目前由于采用負偏差鋼材，鐵塔實際使用載荷應小于設計載荷，相關部門未引起足夠重視。建議從設計角度提出鐵塔鋼材尺寸最小值，便于抽檢工作的開展。

從屈服強度角度上看，10年前產品的鋼材屈服強度測量值合理，比標準值高25%～30%，但最近幾年鐵塔鋼材屈服強度接近標準值，可能與采用小鋼廠鋼材有關，通常大型鋼廠鋼材屈服強度比標準值高25%～30%。可見，應加強鐵塔鋼材原材料管理。從設計角度上，強度計算取值為屈服強度標準值，而實際值接近標準值，加上鐵塔鋼材尺寸負偏差，鐵塔的實際使用載荷應小于設計載荷。如果采用較好鋼材，屈服強度超過標準值25%以上，幾何尺寸不存在負偏差，鐵塔的實際使用載荷還大于設計載荷25%以上，則可以大大提高鐵塔運行中安全系數。

3 結束語

通過對鐵塔材質抽檢結果分析，得出結論：早期鐵塔采用優質鋼，有利于鐵塔防腐；10年前鐵塔材質較好；而近幾年鐵塔材質較差，屈服強度偏低；尺寸為負偏差。建議加強鋼材的材質抽查；避免鋼材幾何尺寸負偏差，特別是主材；采用大型鋼廠原材料；一些山區，建議采用優質鋼，可提高鐵塔使用壽命。