輸電線路鐵塔火曲角鋼處理工藝分析

邱峰針　陳欽燁

摘要：在輸電線路鐵塔中，火曲角鋼是常用部件之一，塔型越是復(fù)雜，該部件的實(shí)際用量便會(huì)越多。火曲角鋼不具備二次火曲的性能，一旦不合用，只能報(bào)廢處理，浪費(fèi)人力和財(cái)力。鑒于此，文章以輸電線路鐵塔火曲角鋼處理工藝為研究對(duì)象，介紹了火曲角鋼的理論計(jì)算和加工工藝要求，并結(jié)合實(shí)例加以探討，以期為業(yè)內(nèi)人士提供有益參考。

關(guān)鍵詞：輸電線路；鐵塔；火曲角鋼；處理工藝；火曲設(shè)計(jì) 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TM753 文章編號(hào)：1009-2374（2015）11-0082-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.11.041

在輸電線路鐵塔中，受塔身坡度等諸多因素的影響，經(jīng)常需要采用火曲角鋼以加強(qiáng)連接，因而角鋼的火曲質(zhì)量至關(guān)重要，將會(huì)對(duì)輸電線路鐵塔的整體安裝質(zhì)量產(chǎn)生直接且重要的影響。值得一提的是，塔型越是復(fù)雜，該部件的實(shí)際用量便會(huì)越多。火曲的傳統(tǒng)方法普遍存在加工誤差偏大問(wèn)題，再加上這一類角鋼不具備二次火曲的性能，一旦不合用，只能報(bào)廢處理，浪費(fèi)人工和金錢，而這一類角鋼均為輸電線路鐵塔的重要部件，其質(zhì)量關(guān)系著整基鐵塔的質(zhì)量。因而針對(duì)輸電線路鐵塔火曲角鋼處理工藝進(jìn)行深入研究具有相當(dāng)積極的現(xiàn)實(shí)意義。

1 火曲角鋼的理論計(jì)算

在輸電線路鐵塔火曲設(shè)計(jì)中，角鋼火曲常見(jiàn)型式有三種：一是邊坡主材火曲；二是加強(qiáng)角鋼火曲；三是內(nèi)、外包角鋼火曲。

1.1 變坡處主材火曲

當(dāng)角材主材同時(shí)處于兩種不同坡度的塔體中時(shí)，這一角材便需要接受火曲處理，以滿足安裝要求。這一類火曲主要包括兩種情況：情況一，在干字塔結(jié)構(gòu)塔身中，主材于變坡部位沒(méi)有開(kāi)斷；情況二，邊橫擔(dān)主材、中橫擔(dān)兩者沒(méi)開(kāi)斷，另外，需要對(duì)邊橫擔(dān)進(jìn)行預(yù)拱以及收口處理。對(duì)于情況一，也就是對(duì)角鋼兩肢做面上火曲處理，尤其是在長(zhǎng)方形鐵塔之中，角鋼兩個(gè)面上的火曲度數(shù)應(yīng)同時(shí)滿足下述條件：

考慮到當(dāng)前的鐵塔絕大多數(shù)采用的是正方塔結(jié)構(gòu)，因而不管是火曲度數(shù)又或者是火曲線，兩個(gè)面均相同。因而可對(duì)雙面火曲進(jìn)行轉(zhuǎn)換，使其成為角鋼筋上火曲，火曲點(diǎn)為雙面火曲線中兩火曲線在筋上的交點(diǎn)。在這一情況中，A=A1、B=B1、C=C1。對(duì)火曲度數(shù)值進(jìn)行計(jì)算時(shí)采用下述公式：

對(duì)于情況二，又可細(xì)分為兩種情況：一是單面火曲；二是雙面火曲。對(duì)于單面火曲，其橫擔(dān)無(wú)需做預(yù)拱處理，工藝難度不大，變坡線也便是其火曲線。對(duì)火曲度數(shù)值進(jìn)行計(jì)算時(shí)采用下述公式：

對(duì)于雙面火曲，其橫擔(dān)需要做預(yù)拱處理。考慮到鐵塔加工屬于一種粗加工，橫擔(dān)預(yù)拱形成的角鋼彎曲度一般僅需要控制在1°以下，因而可采用橫擔(dān)上小材拉伸的辦法以實(shí)現(xiàn)預(yù)拱的效果。可將這一情況當(dāng)作單面火曲考慮，至于火曲度數(shù)可采用下述公式進(jìn)行計(jì)算：

1.2 加強(qiáng)角鋼火曲

在輸電線路鐵塔中，加強(qiáng)角鋼又被稱作貼材。火曲貼材大部分設(shè)置在塔身本體以及邊橫擔(dān)連接部位。火曲線應(yīng)和塔身主體線保持平行，然而在具體加工環(huán)節(jié)，最常用的做法是讓火曲線和貼材料保持垂直。火曲線的偏移會(huì)直接導(dǎo)致加強(qiáng)角鋼上的孔位偏移，所以在確定火曲線的基礎(chǔ)上，應(yīng)考慮適當(dāng)移動(dòng)孔位以滿足實(shí)際安裝的需要。由大量的加工經(jīng)驗(yàn)可知，孔位尺寸的實(shí)際偏移主要取決于火曲度數(shù)。變坡線也就是所謂的火曲線，火曲度數(shù)采用下述公式進(jìn)行計(jì)算：

2 加工工藝要求

在具體加工環(huán)節(jié)，應(yīng)予以嚴(yán)格的清根或者鏟背處理，如果遇到火曲度數(shù)偏大（>8°）的包角鋼火曲，則應(yīng)進(jìn)行割豁口處理。在火曲處理之后，應(yīng)使用一致厚度的三角形聯(lián)板進(jìn)行鑲嵌焊接處理，并磨平。對(duì)于火曲角鋼處理工藝而言，應(yīng)重點(diǎn)做好下述特殊處理：

2.1 局部加熱

在輸電線路鐵塔之中，角鋼材質(zhì)均為Q235或Q345鋼，其硬度高、不易彎曲，在應(yīng)力影響下容易出現(xiàn)細(xì)小裂紋，因此，在火曲角鋼處理之后，應(yīng)對(duì)火曲進(jìn)行局部高溫加熱處理，降低其變形抗力，具有更好的可塑性，從而更好地保護(hù)結(jié)構(gòu)免遭破壞。

2.2 開(kāi)口處理

當(dāng)規(guī)格超過(guò)∠100×8或者火曲度數(shù)較大（>8°）時(shí)，對(duì)角鋼進(jìn)行火曲處理之前，都應(yīng)該于火曲點(diǎn)部位開(kāi)口，待開(kāi)口制彎結(jié)束之后，再進(jìn)行鑲焊及打磨處理。

2.3 校正孔形、校平火曲點(diǎn)

對(duì)角鋼進(jìn)行火曲處理之后，材料處于拉伸狀態(tài)，火曲線兩側(cè)的一些孔有可能發(fā)生變形，所以應(yīng)對(duì)其進(jìn)行校正，并使其成圓形。除此之外，待制彎結(jié)束之后，需要對(duì)熱應(yīng)力等因素導(dǎo)致的變形予以校平處理。

3 實(shí)際應(yīng)用

3.1 問(wèn)題提出

某500kV輸電線路鐵塔工程，其變坡處報(bào)廢率竟然超過(guò)50%以上，經(jīng)過(guò)系統(tǒng)分析發(fā)現(xiàn)其主要原因包括兩方面：（1）放樣存在失誤，火曲線沒(méi)有達(dá)到要求精度；（2）在火曲處理之后，角鋼發(fā)生變形延伸的問(wèn)題，從而造成角鋼火曲位置發(fā)生一定的移位。

現(xiàn)階段，鐵塔企業(yè)已經(jīng)逐漸放棄了二維放樣軟件，改用更為理想的三維實(shí)體放樣軟件，如此一來(lái)，在理論層面上達(dá)到了“所見(jiàn)即所得”的效果，很好地解決了受放樣失誤影響而造成的火曲位置不理想的問(wèn)題；對(duì)于火曲角鋼正確性不理想而言，其關(guān)鍵因素在于處理工藝相對(duì)落后，因?yàn)樵趥鹘y(tǒng)工藝中，往往是先制孔，然后火曲，容易導(dǎo)致角鋼發(fā)生變形以及延伸等一系列問(wèn)題，最終造成實(shí)際火曲位置的較大偏移。

3.2 原因分析

通過(guò)反復(fù)的手工計(jì)算、認(rèn)真的現(xiàn)場(chǎng)觀察以及相關(guān)數(shù)據(jù)的比較，并結(jié)合相關(guān)軟件應(yīng)用，最后發(fā)現(xiàn)造成火曲角鋼正確性不理想的原因集中體現(xiàn)在下述方面：（1）傳統(tǒng)處理工藝中，往往是先制孔，然后確定火曲線的具體位置，難以保證火曲位置具有足夠的準(zhǔn)確性，如此一來(lái)，導(dǎo)致加工誤差超標(biāo)，無(wú)法滿足設(shè)計(jì)要求；（2）車間操作人員對(duì)角鋼進(jìn)行火曲處理時(shí)，對(duì)角鋼變形的判斷缺乏足夠依據(jù)，通常采用人工估算的辦法，如此一來(lái)，無(wú)法保證角鋼火曲處理之后所有孔位的準(zhǔn)確性。

3.3 改進(jìn)措施

3.3.1 對(duì)傳統(tǒng)處理工藝流程進(jìn)行改變，即采用“先制造半邊孔，然后火曲處理，最后制造另外半邊孔”這一更為合理的思路。

3.3.2 在下料過(guò)程中，應(yīng)在既有長(zhǎng)度上適當(dāng)?shù)卦O(shè)置余量，一般加長(zhǎng)10～20mm。

具體方法以及步驟如下：（1）制作出半邊孔；（2）準(zhǔn)確畫出火曲線，然后予以火曲處理；（3）將這一火曲角鋼所連接正、側(cè)面板A和B與火曲角鋼已經(jīng)制作完成的半面孔通過(guò)螺栓有效連接牢固，并參考板A和B螺栓孔于角鋼上所對(duì)應(yīng)的映射，對(duì)孔中心進(jìn)行準(zhǔn)確標(biāo)識(shí)，接下來(lái)制作另外的半邊孔，并切除余量。最終一件優(yōu)質(zhì)的火曲角鋼便成型了。

3.3.3 按照上述處理工藝流程，制作得到的火曲角鋼通常能夠具有比較準(zhǔn)確的火曲線位置，很好地規(guī)避了由于角鋼火曲延伸問(wèn)題而導(dǎo)致的誤差，最終獲得了較為理想的應(yīng)用效果。

3.3.4 與此同時(shí)，為實(shí)現(xiàn)對(duì)半成品正確性的有效檢驗(yàn)，保證加工質(zhì)量，可將半成品的火曲角鋼和對(duì)應(yīng)的連接板以及其他的角鋼等進(jìn)行試拼裝操作，從而確認(rèn)火曲位置以及火曲角度是否滿足要求。

3.4 改進(jìn)效果

對(duì)于火曲角鋼處理工藝進(jìn)行上述改進(jìn)之后，將其應(yīng)用于其他輸電線路的鐵塔加工作業(yè)中，并和原先采用的傳統(tǒng)工藝的500kV輸電線路鐵塔工程進(jìn)行比較，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，改進(jìn)后的處理工藝能夠明顯降低這一類火曲角鋼的實(shí)際報(bào)廢率，比較理想地保證了這一類火曲角鋼的加工準(zhǔn)確率，由原先的60%左右提升到了后來(lái)的100%，避免了人力和金錢的浪費(fèi)，為企業(yè)創(chuàng)造了更大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

4 結(jié)語(yǔ)

在輸電線路鐵塔中，火曲角鋼屬于不可或缺的構(gòu)件，發(fā)揮著十分關(guān)鍵的作用，其處理加工精度將會(huì)對(duì)整座鐵塔的安裝質(zhì)量產(chǎn)生直接且重要的影響。通過(guò)對(duì)這一類火曲角鋼傳統(tǒng)工藝的改進(jìn)，很好地解決了這一類火曲角鋼的處理加工問(wèn)題，對(duì)于工程實(shí)踐而言具有相當(dāng)積極的現(xiàn)實(shí)意義。

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（責(zé)任編輯：黃銀芳）