【擴大鋁應(yīng)用(116)】鋁材可在輸電桿塔中大顯身手
2023年06月20日 9:57 23097次瀏覽 來源: 中國有色金屬報 分類: 鋁資訊 作者: 王祝堂
目前,我國的輸電桿塔大部分是用鋼材制造的,用了約200多年,但鐵桿塔不足之處是密度大,重且運輸不方便,特別是在山區(qū)、高原地區(qū),運輸、安裝、維護(hù)都很費勁,還必須定期維護(hù),否則就會銹跡斑斑,甚至損壞。但若是將其用的鋼材換成鋁材就不一樣了。過去擔(dān)心鋁材的強度不高,現(xiàn)在用超高強度鋁合金制造完全不成問題。這種合金有足夠高的強度,用于制造輸配電桿塔綽綽有余,完全能夠勝任。
中國電力科學(xué)研究院(以下簡稱電科院)牽頭承擔(dān)的國家電網(wǎng)公司總部管理科技項目“高強鋁合金輸電桿塔設(shè)計加工技術(shù)及標(biāo)準(zhǔn)化研究”通過驗收。常規(guī)輸電鐵塔采用鋼材制造,必須熱鍍鋅,以防腐蝕,但鍍鋅對環(huán)境不利,同時使用時間長了,鍍鋅層會脫落,且在崎嶇山區(qū)架設(shè)鐵塔,搬運材料實屬不易。
于是,該項目組探索采用高強鋁合金材料替代傳統(tǒng)鋼材,開展了高強鋁合金材料在輸電桿塔中應(yīng)用的技術(shù)研發(fā),形成了高強鋁合金桿塔原材料,實現(xiàn)了塔材加工免鍍鋅、質(zhì)量減輕近45%。
該項目成果已于2022年12月通過驗收,可用于鋁合金輸電桿塔的材料選型、結(jié)構(gòu)設(shè)計和產(chǎn)品加工。
中國科學(xué)院輸配電工程研究所利用項目研究成果,開展了中國首基自立式鋁合金桿塔的真型試驗。試驗塔應(yīng)用了7A21和7A41高強的鋁合金材料,并采用電科院新研發(fā)的新型YT截面型材。試驗塔布置了60個應(yīng)變測點和12個位移觀測點,全程對鋁合金塔的重要構(gòu)件、節(jié)點和整體變形進(jìn)行應(yīng)變測量和位移觀測。試驗共有6個工況,并進(jìn)行90°大風(fēng)工況的超載試驗。試驗成功驗證了高強鋁合金桿塔的設(shè)計方法和加工工藝的合理性。
中科院等項目研究組探索了高強鋁合金材料在輸電自立式桿塔中應(yīng)用的全新路線,提出了解決山區(qū)塔材運輸、鍍鋅污染和防腐維護(hù)問題的新方案,推動了桿塔行業(yè)在新材料研發(fā)、設(shè)計、科研、加工、施工方面的技術(shù)進(jìn)步。
7A21和7A41合金是中國牌號合金,其原始合金為7021及7041,也就是說7A21的成分和性能與7021合金的相當(dāng),7A41合金的成分和性能與7041合金的相當(dāng)。7021是Al-Zn-Mg系合金,7041為Al-Zn-Mg-Cu系合金,按鋁工業(yè)的習(xí)慣,宜把它們稱為超強度合金,而不宜稱為高強度鋁合金。7021合金是一種美國合金,1976年在美國鋁業(yè)協(xié)會公司注冊,其標(biāo)定成分(質(zhì)量%):Si0.25,F(xiàn)e0.40,Cu0.25,Mn0.10,Mg(1.2~1.8),Cr0.05,Zn(5.0~6.0),Ti0.10,Zr(0.08~0.18),其它雜質(zhì)單個0.05、合金0.15,其余Al。7041合金是一種法國合金,2008年在美國鋁業(yè)協(xié)會公司注冊,其標(biāo)定成分(質(zhì)量%):Si0.15,F(xiàn)e0.25,Cu(0.40~0.9),Mn0.04,Mg(1.5~2.3),Cr 0.04,Zn(5.7~6.7),Ti0.06,Zr(0.05~0.12),其它雜質(zhì)單個0.05、合計0.15,其余Al。這是一個很干凈的合金,雜質(zhì)Si、Fe的含量很低。
今年1月12日,高385米的世界最高輸電鐵塔在江蘇順利封頂。該鐵塔是泰州鳳城至無錫梅里500千伏輸電線路工程的重要組成部分,工程建成后,每年可將約289億千瓦時的清潔電能從長江北岸送往長江南岸,滿足約800萬戶家庭的日常用電需求。
責(zé)任編輯:王慧
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