輸電線路鋼管桿質量檢測及典型缺陷分析

章學兵，王 健，夏 震，周 濤，汪篤紅，王 建

(國網上海市電力公司青浦供電公司，上海 201799)

架空輸電線路支撐主要依靠鐵塔、鋼管桿、混凝土桿，220 kV及以上電壓等級輸電線路多采用鐵塔支撐；110 kV和35 kV電壓等級輸電線路多采用鋼管桿、混凝土桿支撐。由于鋼管桿具有適用范圍廣、占地走廊小等優點，已經成為城市架空輸電線路主要支撐用桿；鋼管桿質量的好壞將直接影響電能輸送的安全穩定。

本文對上海某地市公司近3年內110 kV和35 kV新建、改建及擴建輸電線路工程用鋼管桿進行入網質量抽檢，結合相關標準對抽檢發現的缺陷進行匯總、分類及判定，分析典型缺陷成因及影響，并針對性地提出改進措施，以提升鋼管桿投運質量。

1 鋼管桿分類

輸電線路用鋼管桿按結構型式分為等徑桿和錐形桿；按截面型式分為圓形鋼管桿和多邊形鋼管桿；按受力材料分為純鋼管桿和薄壁離心鋼管混凝土桿，如圖1所示。

圖1 鋼管桿分類

2 檢測項目分類

根據DL/T 646—2012《輸電線鋼管結構制造技術條件》的要求，將輸電線路鋼管桿的檢測項目分為鋼材質量、零部件質量、焊縫質量、鍍層質量這4類。

2.1 鋼材質量

鋼材質量檢測項目分為外觀質量、規格尺寸、化學成分、機械性能(包括拉伸試驗、沖擊試驗合規格尺寸)、緊固件(機械性能和鍍鋅層)等。機械性能主要通過拉伸試驗、沖擊試驗來檢測屈服強度、抗拉強度、斷后伸長率、吸收能量；緊固件機械性能主要通過拉伸試驗檢測抗拉強度、屈服強度、最小拉力載荷、保證載荷。檢測過程中注意防止割傷、劃傷、壓傷、輻射，做好檢測設備與被檢設備的清潔工作。

2.2 零部件質量

零部件質量項目分為外觀質量(厚度和寬度)、規格尺寸、法蘭直徑、鍍鋅層質量(厚度、附著力、下料長度)、其他尺寸(垂直度，孔位、孔形，切角、開合角，制彎、撓曲)等。主要檢測零部件表面質量、有無損傷、是否變形、尺寸、鍍鋅層質量。檢測過程中做好檢測和被檢設備的清潔工作。

2.3 焊縫質量

焊縫質量檢測項目分為外觀質量(外觀成型質量、母材過渡質量、外觀缺陷要求)、外形尺寸(焊縫寬度、焊縫余高、焊縫邊緣直線度、焊縫表面凹凸)、內部質量(超聲評定等級、射線評定等級)這3項。

檢測過程中需注意內部質量要在焊接完成后24 h內進行[1-2]，防止割傷、碰傷；檢測現場產生的廢棄物要及時收集，以防污染環境；檢測前做好表面清潔工作。

2.4 鍍層質量

鍍層質量檢測項目分為外觀質量、鍍層厚度、鍍層附著力這3項，檢測過程中要做好被檢設備表面的清潔工作，檢測點位置和數量應符合標準要求。

3 缺陷分布與分析

3.1 缺陷分布

近3年內共抽檢鋼管桿260基，問題鋼管桿212基，其中焊縫質量和鍍層質量項目問題占比超過95%；焊縫質量項目的各類型缺陷中，外觀質量和外觀尺寸問題占比超過95%；鍍層質量項目的主要問題是熱鍍鋅外觀質量問題。

3.2 焊縫典型缺陷分析

焊縫外觀質量典型缺陷主要是成型不良、焊渣及飛濺物、表面氣孔、夾渣、焊瘤、未焊透；焊縫外形尺寸典型缺陷主要是焊縫邊緣直線度偏差超過標準要求和焊縫表面凹凸值超過標準要求。

3.2.1 外觀質量典型缺陷分析

3.2.1.1 成型不良

成型不良多產生于鋼管桿端部及收弧后重新起弧位置。

成型不良產生的原因：未按照焊接工藝規程和作業指導書施焊；焊工技能水平不足，存在無證上崗。

焊縫成型不良的危害：造成應力集中，引起焊縫早期破壞[3]。

3.2.1.2 焊渣及飛濺物

焊渣及飛濺物多出現在焊縫兩側。

焊渣及飛濺物產生的原因：焊條藥皮受潮、焊條與母材不匹配、坡口邊緣有雜物和油污、焊工技術不熟練、焊接設備不符合要求。

焊渣及飛濺物的危害：增加清理難度、破壞焊接過程、造成局部腐蝕及影響鍍鋅層的外觀質量。

3.2.1.3 表面氣孔

表面氣孔是焊接過程中熔池內的氣體未能及時逸出而在表面形成的氣孔。

表面氣孔產生的原因：坡口邊緣有臟污、焊條或焊劑受潮、焊條藥皮變質、剝落、焊接速度過快。

表面氣孔的危害：減少焊接接頭有效截面積，增加應力集中；嚴重影響彎曲和沖擊韌性。

3.2.1.4 夾渣

夾渣是殘存在焊縫中的熔渣，是焊縫常見缺陷之一。

夾渣產生的原因：焊接電流過小、焊接速度過快；坡口焊前未清理干凈；多層焊未及時清除焊渣；焊條角度不當。

夾渣的危害：降低焊縫強度，連續夾渣更容易產生裂紋。

3.2.1.5 焊瘤

焊瘤是指焊縫中的液體金屬流到未熔化的母材上或從焊縫根部溢出，冷卻后形成的未與母材融合的金屬瘤。

焊瘤產生的原因：電流過大、電弧過長；坡口尺寸過大；焊接過程中焊條擺動。

焊瘤的危害：改變焊縫截面，降低焊縫承受動載荷的能力。

3.2.1.6 未焊透

未焊透是指根部母材金屬未熔化，熔敷金屬未進入根部。

未焊透產生的原因：焊接電流太小、焊接速度太快；焊條角度不當、電弧發生偏吹；坡口角度太小、對接間隙太?。粚犹庉^厚的銹跡未清除。

未焊透的危害：減少有效截面積，降低承載力，引起應力集中，嚴重降低疲勞強度，易產生裂紋。

3.2.2 外形尺寸典型缺陷分析

3.2.2.1 邊緣直線度

焊縫邊緣直線度是指在任意300 mm連續焊縫長度內，焊縫邊緣沿焊縫軸向的偏差。

根據DL/T 646—2012《輸電線鋼管結構制造技術條件》的要求，埋弧焊、手工電弧焊和氣體保護焊這3種焊接方法對于焊縫邊緣直線度的要求分別為3，2，2 mm。

焊縫邊緣直線度偏差過大產生的原因：焊條偏芯使電弧偏向一側；焊接過程中有磁偏吹現象；焊工技能水平不高。

焊縫邊緣直線度偏差過大的危害：造成坡口未熔合，降低承載界面情況，造成應力集中。

3.2.2.2 表面凹凸

焊縫表面凹凸是指在焊縫任意25 mm長度范圍內，焊縫余高的最大值與最小值間的差值，根據標準要求，焊縫表面凹凸的偏差值不大于2.0 mm。

焊縫表面凹凸偏差過大產生的原因：坡口角度不適合、裝配間隙不均勻、焊接速度不當、焊接參數選擇不合適。

焊縫表面凹凸的危害：凹凸處容易出現未熔合，造成應力集中。

3.3 鍍層典型缺陷分析

鍍層的典型缺陷是破損、積鋅、起皮、漏鍍、淌黃水。

鍍層缺陷產生的原因：安裝運輸過程中外力破損；被鍍鋼材表面臟物、油污、氧化膜、焊渣及飛濺等未清除；鋅液中雜質較多；鋅液溫度不穩定。

鍍層缺陷的危害：降低鋅層防腐性能，加速腐蝕。

3.4 改進措施

3.4.1 設備制造階段

加強鋼管桿制造過程的監督，重點檢查焊縫質量及鍍鋅層質量，焊縫質量及鍍鋅質量管控需做好以下要點：①加強鋼材質量的檢查；②裝配偏差應符合要求；③焊縫坡口尺寸應符合要求；④焊工應持證上崗；⑤焊前做好坡口清潔；⑤嚴格按照焊接工藝要求進行施焊；⑥焊接設備的選擇應適當；⑦焊接材料的選擇應適當；⑧鍍鋅前做好表面清潔工作；⑨及時去除鋅池內雜質；⑩加強鋅液溫度控制；鍍后化學處理及物理處理。

3.4.2 安裝運輸階段

加強鋼管桿裝卸、運輸過程中的保護，對特殊部位進行包裹，防止沖擊載荷損傷鍍鋅層：①運輸過程中安置方式要得當，防止顛簸造成鍍鋅層破損；②裝卸過程中，防止與堅硬物體碰擦，造成鍍鋅層破損；③堆放在木塊上，防止與地面摩擦造成鍍鋅層破損。

4 結語

焊縫質量及鍍層質量是鋼管桿質量問題的主要方面。未焊透、表面氣孔、夾渣、焊瘤、焊渣及飛濺物、成型不良、邊緣直線度偏差過大及表面凹凸值過大是焊縫外觀質量的主要缺陷類型。破損、積鋅、起皮、漏鍍、淌黃水是鍍層外觀質量的主要缺陷類型。

鋼管桿質量提升需加強焊接工藝管控、鍍鋅工藝管控和安裝運輸保護。