淺談電力鐵塔四主材塔座的加工方法

黃家圓

（廣西送變電建設公司鐵塔廠，廣西 南寧 530031）

近年來，隨著我國社會經濟實力不斷增強，電網建設企業也獲得了較快發展。電網中隨著輸電線路電壓等級越高，其對于桿塔荷載以及輸電容量要求就會越高，輸電容量、桿塔荷載會隨著電業等級的增加而增大，另外對于線路具有的安全性也有較高的要求。除此之外，電力鐵塔具有的復雜性也會增加，為了滿足實際生產需求市場上也不斷推出了新型塔型。所以，鐵塔生產企業應不斷更新鐵塔結構的加工工藝、改善加工技術，提高電力鐵塔的生產效率。本文介紹的四主電力鐵塔設備是一種具有高安全性以及大荷載能力的塔型，其適合應用在復雜地形輸電線路中以及荷載線路中。其中四主材鐵塔屬于單腿截面具有四根角鋼鐵塔類型，給類鐵塔在進行加工過程中，對塔座急性加工的步驟是整個加工過程的難點。

1 分析電力鐵塔四主材鐵塔塔座結構情況

從圖1中可以看出電力鐵塔圓形塔座底板結構中焊接有4根主材，其中與上段腿部主材結構與十字連板相連接構成主材夾縫上端，十字連板與主材用螺栓結構連接在一起。其中與上部人字材結構相連接的靴板被焊接在主材接縫下端結構，并且主材塔座底板與靴板焊接在一起。另外，在主材內側結構中焊接有四塊靴板，并且這四塊靴板無孔。由八塊環形無孔加勁板結構將這四塊靴板焊接起來。根據該類塔型具有荷載能力高的特點，其需要承受的壓力以及拉力均比較大，所以通常將該主材以及板結構的厚度設計為16mm。

2 分析四主材鐵塔塔座結構在加工過程中的難點問題

難點1：確定塔座環形無孔加勁板結構尺寸大小。由于這四根主材結構與水平線構成的角度值都不一致，因此造成這八塊組焊板結構構成的角度值也存在差異。加上國內鐵塔放樣軟件具有的功能作用僅適合使用在雙主材塔、單主材塔等常規鐵塔塔座的放樣作業中，而不能幫助精確的確定四主材塔塔座結構尺寸大小。

圖1 四主材鐵塔塔座結構

難點2：整個四主材塔座結構工藝步驟中，組焊工藝就占了90%左右，所以如何消除由于焊接應力而造成組焊件結構裂紋情況，從而有效減少焊接應力對塔座焊接結構產生的變形作用。

難點3：所謂焊接應力指的是在進行剛才焊接過程中，因為輸入的瞬時熱集中度較高，從而使焊件出現局部高溫情況，導致不均勻溫度場出現。而受到高溫影響的剛才會向外發生伸長、膨脹作用，但是由于受到周邊鋼材材料的限制，最終在焊件內部形成高熱應力。而這一熱應力會隨著焊接時間的延長以及鋼材溫度的改變而形成焊接應力。如果焊接溫度場消失后還存在部分應力，則稱之為殘余焊接應力。這一類型應力會對焊件材料具有的剛度、耐腐蝕性能、強度以及變形能力產生影響，從而造成鍍鋅后發生裂痕。所以，在對電力鐵塔進行加工處理過程中需要將焊接殘余應力這一因素考慮在內。

了解到殘余應力對塔座結構的焊件產生的影響作用，可能與焊接工藝的步驟、焊件數量、布置位置以及焊接尺寸大小存在著一定聯系。與普通雙主材塔座以及單主材塔座相比，四主材鐵塔塔座鋼板需要的厚度值以及焊接數量、焊接范圍相對來說都比較大。因此，確保四主材塔座結構不出現裂紋或者是變形情況，加工難度要比一般鐵塔類型的加工難度大。所以，對鐵塔進行加工時應從放樣工作開始入手，幫助明確焊縫尺寸大小、焊件數量以及坡口形狀，然后合理布置焊縫位置。在加工過程中選用合適的焊接布置、焊接工藝、合理裝配，并合理選擇剛性固定方法以及反變形措施，從而有效降低焊接殘余應力對四主材塔座產生的影響作用。

3 分析四主材塔座結構的加工處理工藝

3.1 鐵塔塔座結構的放樣方法

（1）環形無孔加勁板尺寸大小的確定

應先在LPY 放樣軟件中設計好鐵塔主體結構，并在主體結構的三維狀態下直接采用CAD三維畫圖軟件來幫助繪制出塔座結構的組焊外形。繪制出的環形版圖中，由八個平行四邊形組合構成了八塊環形無孔加勁板結構，這8塊加勁板結構位于環形塔座結構中。這幾塊無孔加勁板結構形成的板邊以及角度值就是實際工作中需要利用的一組數據。最重要的一個步驟就是將三維圖形準確的轉換成平面狀態，從而幫助有效測量無孔加勁板結構的尺寸大小。可以利用CAD軟件中的渲染功能以及三維建模功能，把塔座結構的三維透視圖形變成三維實體形態。在實現三維實體圖形的構筑工作之后，可以采用布爾運算幫助從實體中單獨抽出8塊環形板結構。在獲得需要的板形后，把每一塊板都復制到平面結構中，從而實現放樣工作，并將獲得的樣板送至相應的車間中完成加工處理。

（2）在進行放樣作業中應將焊接殘余應力對電力鐵塔塔座結構產生的影響作用考慮在內

為了有效控制焊接殘余應力的影響作用，降低焊件變程度，確保焊件順利完成裝配工作，可以在放樣工序中通過增加十字連接板和四主材結構組焊縫隙來實現，將1mm間隙擴大到2mm間隙。適當縮小主材與人字材靴板焊接尺寸，確保焊接尺寸符合塔座結構設計的抗壓能力以及抗拉能力，連板坡口大小設定為2mm～3mm。

3.2 對四主材塔座結構進行車將加工

在對電力鐵塔四主材塔座結構進行加工處理時應嚴格根據焊接殘余應力對塔座焊件結構產生的影響作用，嚴格遵循其與焊接尺寸、焊件布置位置、焊接數量以及焊接布置之間的聯系規律。選用恰當的裝配，設定合理的焊接方向以及焊接步驟：首先應對工作中受力較大以及收縮量比較大的焊縫進行焊接處理，并對焊縫進行錘擊處理，嚴格按照分時分次的焊接工作方法來完成塔座結構的加工工作。在焊接塔座過程中可以劃分為四次組裝過程。

（1）根據雙主材塔座組裝焊接工藝，對塔座底板、主材及其對應的人字材連接靴板進行組裝。焊接完成后通過手錘方式敲打焊件，從而幫助抵消應力作用，并使焊件結構在自然環境下進行冷卻，冷卻時間為12h，不摘除十字連板穿銷釘。

（2）安裝兩根主材結構及其對應的無孔靴板，由于第一次焊接施工產生應力作用，所以在組裝中存在安裝困難時可以采用千斤頂將主材下部頂住，定位好穿銷釘后進行電焊，最后在安裝無孔靴板。這里的焊接步驟與第一次焊接方法相同。

（3）環形無孔加勁板進行焊接處理。這一次焊接過程中留下其中的一塊加勁板，不對其進行焊接，其余加勁板的焊接方法與第一次焊接方法相同。完成焊接工作后將黃油涂抹在未經過施焊處理的旱縫結構中，確保在進行鍍鋅操作時該部位不會鍍上鋅，方便今后進行施焊處理。黃油的效果比油漆效果好，因為黃油鍍鋅之后可以將其刮除，如果采用油漆的話就需要利用焊槍來吹才能將十字連板拆除。

（4）完成鍍鋅后實行焊接處理，首先將十字連板穿銷釘安裝好，在將預留下來的環形無孔加勁板進行焊接、噴鋅，焊接方法與上述焊接工藝相同，然后結束此次塔座焊接作業。

結語

綜上所述，上述焊接工藝應用在電力鐵塔四主材鐵塔塔座加工處理過程中，實現了通孔率良好，塔座變形程度小，達到了電力四主材鐵塔塔座結構的設計要求。本文所介紹的四主材鐵塔塔座焊接工藝，在對塔座結構加工過程中能幫助提高焊接加工效率，幫助大大減少了生產所需成本費用。應用在實際工作中獲得了較高的一次質量合格通過率，大大提高了電力企業的生產能力，所以在實際工作中可以推廣采用此方法。

[1]鄧志靖.淺談電力鐵塔四主材塔座的加工方法[J].沿海企業與科技，2012（10）：84-85.

[2]馮金良.常用電力鐵塔螺栓加工工藝及殘余應力淺析[J].機械工業標準化與質量，2012（02）：28-31.