铁塔机械性能测试在抽检中存在的问题分析

王建东，刘晓龙，殷 鹏，张志国，刘金慧

(国网辽宁省电力有限公司，辽宁 沈阳 110006)

随着我国现代化进程加快，电力迅猛发展，电网输送能力不断提高，对电网设备要求越来越严格，特别是对220 kV以上线路，对线路可靠性要求越来越高。近些年相继出现倒塔事故，恶劣天气是造成事故主要原因，但材料本身也存在不足，应引起重视。本文总结辽宁地区多年来的铁塔材料抽检结果，分析抽检中存在的问题。

1 铁塔抽检结果

针对辽宁地区铁塔钢材进行抽检，抽检产品包括早期铁塔、10年前铁塔和近几年铁塔，抽查结果发现，不同时期产品材质从成分和机械性能方面都存在明显差异。

早期铁塔地面以上出现均匀腐蚀，有暗红色铁锈，但不严重。抽检的钢材应相当于10号钢，杂质元素含量低于国家标准值，特别是Si含量低，当时采用优质结构钢。化学成分结果见表1。该铁塔运行70多年，但铁塔钢材几何尺寸仍为正偏差。

铁塔钢材机械性能满足国家标准[1]要求。结果见表2。

表1 塔材化学成分 wt%

表2 拉伸试验结果

从机械性能上看，屈服强度比标准值高25%～30%，根据测试经验，属正常范围。

10多年前，国产铁塔钢材多采用Q235钢，部分抽检钢材的化学成分结果见表3。铁塔钢材几何尺寸为负偏差。塔材符合国家标准GB/T 699—2015中Q235钢要求。

表3 各元素含量 wt%

铁塔钢材机械性能满足国家标准GB/T 699—2015《优质碳素结构钢》中对Q235钢的要求。结果见表4。

表4 拉伸试验结果

综合分析该时期铁塔材质，采用结构钢。从机械性能上看，屈服强度比标准值高25%～30%，根据测试经验，属正常范围。

近几年铁塔主钢材采用Q345钢，部分抽检的钢材化学成分结果见表5。符合国家标准GB/T 1591—2008《低合金高强度结构钢》[2]中对Q345钢的要求。

表5 钢管的化学成分 wt%

铁塔钢材机械性能满足国家标准要求。结果见表6。

表6 拉伸试验结果

综合分析该时期铁塔材质，采用结构钢。从机械性能上看，屈服强度比标准值略高，根据测试经验，属不正常范围。另外，其他铁塔钢材抽查结果为屈服强度比标准值高5%～8%，根据试验要求，屈服强度偏低。

2 抽查结果分析

从防腐角度上看，早期铁塔采用优质钢，硅含量低，有利于铁塔防腐。而目前铁塔采用结构钢Q235、Q345等，硅含量相对高，镀锌防腐效果不及优质钢。

从尺寸偏差角度上看，早期铁塔钢材尺寸偏差小，而近些年，铁塔钢材尺寸均为负偏差，接近极限值。从设计角度上，考虑长期使用，铁塔钢材应有腐蚀裕量，几何尺寸大于设计时计算采用尺寸。目前由于采用负偏差钢材，铁塔实际使用载荷应小于设计载荷，相关部门未引起足够重视。建议从设计角度提出铁塔钢材尺寸最小值，便于抽检工作的开展。

从屈服强度角度上看，10年前产品的钢材屈服强度测量值合理，比标准值高25%～30%，但最近几年铁塔钢材屈服强度接近标准值，可能与采用小钢厂钢材有关，通常大型钢厂钢材屈服强度比标准值高25%～30%。可见，应加强铁塔钢材原材料管理。从设计角度上，强度计算取值为屈服强度标准值，而实际值接近标准值，加上铁塔钢材尺寸负偏差，铁塔的实际使用载荷应小于设计载荷。如果采用较好钢材，屈服强度超过标准值25%以上，几何尺寸不存在负偏差，铁塔的实际使用载荷还大于设计载荷25%以上，则可以大大提高铁塔运行中安全系数。

3 结束语

通过对铁塔材质抽检结果分析，得出结论：早期铁塔采用优质钢，有利于铁塔防腐；10年前铁塔材质较好；而近几年铁塔材质较差，屈服强度偏低；尺寸为负偏差。建议加强钢材的材质抽查；避免钢材几何尺寸负偏差，特别是主材；采用大型钢厂原材料；一些山区，建议采用优质钢，可提高铁塔使用寿命。