我国输电铁塔加工、焊接技术进展

我国输电铁塔加工、焊接技术进展

邹宇强

广西送变电建设有限责任公司  广西南宁   530000

摘要：输电铁塔作为输电工程的重要组成部分，其由很多金属结构的零件组成，需要焊接在一起才能形成一个整体以承担外荷载。文章主要分析了我国输电铁塔加工、焊接技术进展。

关键词：输电铁塔；加工；焊接技术

输电铁塔是输电线路中耗钢量最大的电力设施，包括角钢塔、钢管塔（包括大跨越高塔）。其中，高压、超高压输电、特高压直流及特高压交流（单回路）输电铁塔一般采用角钢塔，而特高压交流（双回路或多回路）输电线路铁塔及跨越铁塔一般采用钢管塔。

1输电铁塔加工关键技术

1.1角钢塔

角钢塔是传统的铁塔产品，近年来，特高压线路工程建设，极大推动了高强角钢、大规格角钢的应用，尤以特高压直流工程角钢塔为代表，代表了角钢塔加工的最高水平。

（1）大规格角钢构件加工技术

大规格角钢包括22，25，28，30这4种型号，最大规格∠300mm×35mm，构件加工主要包括定长切断、切角、制孔、开（合）角等工艺过程。大规格角钢不允许采用剪切工艺切断、切角，也不允许采用冲孔工艺制孔，为提高加工效率，大规格角钢构件加工一般靠提升装备技术水平来实现，在角钢件生产线上配备高速钻及专门的锯切单元等，完成切断、切角、制孔作业。

（2）开豁口制弯件的加工技术

开豁口制弯件的加工涉及角钢件和钢板件，加工流程包括切割豁口或割缝、制弯、制孔、焊接及检验。角钢件用于弯曲角度较大的场合、钢板件用于有异面角的场合。该类构件加工难点在于精度控制和工艺控制。良好的开豁口制弯件加工需要精确地放样，严格的制弯工艺，高水平的焊工及严格的焊接工艺才能保证。

（3）塔脚制作

角钢塔塔脚是塔腿与基础连接的重要节点，其结构复杂，使用的钢材厚度较大，焊缝数量较多。其加工的关键技术是装配与焊接。塔脚加工技术的关键是采用合理的焊接顺序，较小的焊接工艺参数，采用多层多道焊工艺，必要时还要采取防层状撕裂的措施。近年来，为提高塔脚焊接质量和生产效率，部分塔厂采用了塔脚焊接专机，可显著提高塔脚加工、焊接质量及生产效率。

1.2钢管塔

钢管塔最初主要应用于跨越塔，主要采用平板法兰加劲板的方式与钢管连接，或采用钢管相贯焊接方式连接。在特高压交流输电线路钢管塔中，大量采用了钢管与带颈法兰、插板连接的方式，既提高了铁塔的美观程度，又简化了铁塔加工，提高了加工效率。

（1）钢管－带颈法兰对接焊技术

钢管－法兰对接焊缝是特高压钢管塔中焊接工作量最大、焊缝质量要求最高的焊缝，需进行100％的内部质量检验。目前，对于直径219mm及其以上的焊管与带颈法兰的装配和焊接普遍在钢管－法兰生产线上完成。8mm厚度以上的焊件，一般采用X形或V形坡口，采用CO2气体保护焊打底，然后采用内焊＋外焊的工艺，以气体保护焊或埋弧焊完成内外焊道的焊接。对8mm及其以下厚度的焊件，一般不开坡口，采用埋弧焊＋清根的工艺焊接。直径219mm以下的焊件，多采用半自动气体保护焊，单面焊双面成形工艺进行焊接。

（2）关键节点加工技术

钢管塔中关键连接节点包括：塔脚节点与变坡节点、塔身横担部位节点、转角塔导线挂点部位等。这些关键节点的加工能力综合反映了制塔厂放样、零件制作、装配、焊接等技术水平。

（3）新型跨越塔特有的加工技术

新型跨越塔以舟山500kV跨越塔为代表，塔高380m，单基塔自身质量7280t。该塔最大钢管直径2.3m，壁厚28mm，主材连接采用内外法兰，法兰盘径2.64m，一次成形，不拼接。变坡处及塔身与横担连接采用加劲焊接空心球节点连接，球径1.7～2.0m，为世界最大输电塔球节点。该塔加工有其独特的关键技术，包括大直径焊管加工技术；大直径管相贯焊接技术；球节点加工技术；平板法兰与大直径焊管的焊接技术等。

2影响输电铁塔焊接质量的因素

2.1环境因素

根据焊接环境的特点，可将影响焊接质量的环境因素分为两类:物理化学环境和劳动环境。物理和化学环境因素包括物理和化学环境,直接影响焊接接头的质量和物理和化学环境影响焊接质量的影响性能的焊接设备,焊接材料的性能,以及焊接工艺参数的稳定性。劳动环境因素是指直接影响焊接作业人员的身体健康、劳动保护、安全和卫生、心理活动，并间接影响焊接质量的环境。

2.2人的因素

人的因素是指操作人员、检验人员、测试人员的质量意识、技能熟练程度和身体素质。输电塔制造安装质量的形成过程离不开人的经营管理。质量意识、工作作风和心理状态是焊接缺陷产生的关键影响因素和主要原因。

2.3设备因素

设备因素是指焊接设备、干燥设备、无损检测和检测设备、仪表性能精度和维护对焊接质量的影响。焊接设备和仪器是保证焊接质量满足设计和技术要求的重要因素。由于焊接设备、仪器和焊接检测设备在使用过程中不断老化和磨损，其性能和精度不断变化，影响焊接质量。

2.4材料因素

材料因素主要是指影响焊接质量的母材和焊接材料(电极、焊丝)的化学成分和物理性能。材料质量在焊接质量中起着主导作用，而材料质量控制是整个质量保证体系和焊接控制体系中的重要环节。当材料不符合设计要求或使用了错误的材料时，焊接结构就会失效断裂。

2.5工艺因素

工艺要素是指加工工艺、装配工艺、焊接工艺、操作规程等。包括工艺流程的安排、各工序之间的联系、焊接工艺参数的指导文件、质量检验过程适宜性等。

3输电铁塔焊接质量的控制措施

3.1焊前准备

3.1.1焊接计划

在实施焊接前，应制定详细的质量计划。内容必须充分体现和贯彻公司质量管理体系文件的要求，包括质量控制机构、质量保证体系和质量责任体系。同时，建立质量控制点，规定质量培训和技术。焊接质量计划的发布和验证。

3.1.2坡口加工及清理

在现场条件允许的情况下，应尽量采用等离子弧压、氧乙炔等热加工方法。沟槽加工后，必须清除影响接头质量的氧化皮、油渍、渣和表面层。槽与两侧基材的去除范围不小于20mm，对不平整处进行打磨。光滑。

3.1.3组装/定位

确认坡口加工清洗合格后进行装配，装配间隙应均匀。定位焊接的作用是保证焊接质量，促进形成良好的接缝背。如果坡口形状、装配间隙、钝边尺寸不合适，容易造成凹坑、焊接凸点、焊透不完全等缺陷。

3.2焊接过程控制

3.2.1焊接材料控制

焊接材料的管理（采购、验收、入库、保管、发放、回收）应按相关规程《焊接材料质量管理规程》（JBT3223-1996）进行，以保证材料的规格、型号符合设计要求。

3.2.2焊接现场控制

在焊接过程中，现场检验员应检查实际焊接工艺参数、焊接材料、装配定位是否符合焊接作业指导书的工艺规范，并确认坡口、尺寸及装配要求。焊工必须严格执行焊接工艺要求，现场质检人员要加强监督检查，是保证焊接质量的关键。

3.2.3焊接环境控制

焊接环境应符合《建筑钢结构焊接技术规程》(JBJ181-2002)中的相关要求。

3.3焊缝外观检查

检查表面质量的焊缝应进行无损检测之前,所以焊缝的表面质量应该是100%的视觉检查使用标准样品,仪表,硬度计算,等等,符合“钢结构焊缝轮廓维度”(gb1054 - 89)和特定需求“代码接受钢结构工程”》(gb50205 - 2001)标准,和实际检验记录。无损检测人员应通过培训和考核，持证上岗。目测合格后，焊缝焊接完成24小时后可进行无损检测。所采用的试验方法和试验比例应符合有关规范、标准和设计要求。

总之，通过对输电线路铁塔焊接缺陷的类别及影响因素在加工中的处理办法进行分析，总结出控制输电线路铁塔加工过程中焊接质量的具体措施，以有效地减少焊接缺陷的产生，从而保证输电线路铁塔加工中的焊接质量。

参考文献

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[2]胡飞飞,高长征,王烨迪,刘圣西,张海威,江文强,程思明,安利强,原永亮.加工方式对输电铁塔螺栓连接节点承载力影响的实验研究[J].结构工程师,2019,35(01):180-187.