【擴(kuò)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 23225次瀏覽 來源： 中國(guó)有色金屬報(bào) 分類： 鋁資訊 作者： 王祝堂
目前，我國(guó)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(yùn)輸不方便，特別是在山區(qū)、高原地區(qū)，運(yùn)輸、安裝、維護(hù)都很費(fèi)勁，還必須定期維護(hù)，否則就會(huì)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(qiáng)度不高，現(xiàn)在用超高強(qiáng)度鋁合金制造完全不成問題。這種合金有足夠高的強(qiáng)度，用于制造輸配電桿塔綽綽有余，完全能夠勝任。
中國(guó)電力科學(xué)研究院（以下簡(jiǎn)稱電科院）牽頭承擔(dān)的國(guó)家電網(wǎng)公司總部管理科技項(xiàng)目“高強(qiáng)鋁合金輸電桿塔設(shè)計(jì)加工技術(shù)及標(biāo)準(zhǔn)化研究”通過驗(yàn)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(duì)環(huán)境不利，同時(shí)使用時(shí)間長(zhǎng)了，鍍鋅層會(huì)脫落，且在崎嶇山區(qū)架設(shè)鐵塔，搬運(yùn)材料實(shí)屬不易。
于是，該項(xiàng)目組探索采用高強(qiáng)鋁合金材料替代傳統(tǒng)鋼材，開展了高強(qiáng)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(qiáng)鋁合金桿塔原材料，實(shí)現(xiàn)了塔材加工免鍍鋅、質(zhì)量減輕近45%。
該項(xiàng)目成果已于2022年12月通過驗(yàn)收，可用于鋁合金輸電桿塔的材料選型、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和產(chǎn)品加工。
中國(guó)科學(xué)院輸配電工程研究所利用項(xiàng)目研究成果，開展了中國(guó)首基自立式鋁合金桿塔的真型試驗(yàn)。試驗(yàn)塔應(yīng)用了7A21和7A41高強(qiáng)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(yàn)塔布置了60個(gè)應(yīng)變測(cè)點(diǎn)和12個(gè)位移觀測(cè)點(diǎn)，全程對(duì)鋁合金塔的重要構(gòu)件、節(jié)點(diǎn)和整體變形進(jìn)行應(yīng)變測(cè)量和位移觀測(cè)。試驗(yàn)共有6個(gè)工況，并進(jìn)行90°大風(fēng)工況的超載試驗(yàn)。試驗(yàn)成功驗(yàn)證了高強(qiáng)鋁合金桿塔的設(shè)計(jì)方法和加工工藝的合理性。
中科院等項(xiàng)目研究組探索了高強(qiáng)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(yùn)輸、鍍鋅污染和防腐維護(hù)問題的新方案，推動(dòng)了桿塔行業(yè)在新材料研發(fā)、設(shè)計(jì)、科研、加工、施工方面的技術(shù)進(jìn)步。
7A21和7A41合金是中國(guó)牌號(hào)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(qiáng)度合金，而不宜稱為高強(qiáng)度鋁合金。7021合金是一種美國(guó)合金，1976年在美國(guó)鋁業(yè)協(xié)會(huì)公司注冊(cè)，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(gè)0.05、合金0.15，其余Al。7041合金是一種法國(guó)合金，2008年在美國(guó)鋁業(yè)協(xié)會(huì)公司注冊(cè)，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(gè)0.05、合計(jì)0.15，其余Al。這是一個(gè)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(shí)的清潔電能從長(zhǎng)江北岸送往長(zhǎng)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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