جعل مقاومت: تجزیه و تحلیل فنی فرآیندهای تولید برای $110 \متن{ کیلو ولت}$ به $750 \متن{ کیلو ولت}$ دکل های خطوط انتقال

ساخت دکل های خطوط انتقال هوایی, طیف ولتاژ عملیاتی را در بر می گیرد $110 \متن{ کیلو ولت}$ راهروهایی به غول پیکر $750 \متن{ کیلو ولت}$ ساختارهای ستون فقرات EHV, یک رشته تخصصی مهندسی سازه است که فراتر از ساخت و ساز فولادی استاندارد است. این یک فرآیند صنعتی است که عمیقاً در علم متالورژی ریشه دارد, دقت هندسی از طریق اتوماسیون CNC, و مهندسی خوردگی تخصصی, جایی که محصول نهایی صرفاً یک قاب فولادی نیست، بلکه یک سیستم خرپایی با طراحی دقیق و محافظت شده است که برای عمر مفید اغلب بیش از نیم قرن در خشن ترین محیط های جهانی تعیین شده است.. فرآیند تولید نه تنها باید فولاد خام را به هزاران فولاد منحصر به فرد تبدیل کند, اعضای دقیقا ابعاد دارند اما باید یکپارچگی را نیز تضمین کنند, تناسب بدون استرس در هنگام نعوظ محل, به دنبال آن درجه ای بی نظیر از مقاومت در برابر خوردگی. مقیاس بندی پیچیدگی از یک استاندارد $110 \متن{ کیلو ولت}$ برج به یک $750 \متن{ کیلو ولت}$ ساختار, با جرم به طور تصاعدی بالاتر, افزایش ضخامت اعضا, و پیچیدگی هندسی, حرکت از تلورانس های ساخت معمولی به دقت نزدیک به سطح هوافضا را دیکته می کند., به شدت به اتوماسیون یکپارچه و پروتکل های کنترل کیفیت دقیق وابسته است.

1. طرح متالورژی: انتخاب و آماده سازی مواد

اساس ساخت برج کاملاً بر یکپارچگی و گواهی مواد خام ورودی استوار است.. مقیاس و سطوح تنش مرتبط با سازه های ولتاژ بالا, به ویژه آنهایی که برای $500 \متن{ کیلو ولت}$ و $750 \متن{ کیلو ولت}$ خطوط, استفاده از گریدهای فولادی سازه ای تخصصی که تعادل بهینه ای از استحکام تسلیم بالا را ارائه می دهند، ضروری است, جوش پذیری عالی (برای صفحات و مقاطع پایه), و ترکیب شیمیایی مطلوب برای فرآیند گالوانیزه شدن گرم بعدی.

مقیاس بندی گریدهای فولادی با ولتاژ

به عنوان ارتفاع برج, طول دهانه, و بارهای هادی با ولتاژ افزایش می یابد, اعضای ساختاری اصلی - در درجه اول پاها, مورب های اصلی, و بازوهای متقاطع - فشار محوری و نیروهای کششی به طور چشمگیری را تجربه کنید. این امر نیاز به تغییر در آلیاژ فولاد اولیه دارد:

• برج های HV ($110 \متن{ کیلو ولت}$ به $220 \متن{ کیلو ولت}$): غالباً از گریدهای فولادی ساختاری استاندارد استفاده می شود (به عنوان مثال،, Q235 یا معادل ASTM A36/Grade 36), با مواد با استحکام بالاتر برای پاهای اصلی و مفاصل بحرانی تکمیل شده است.

• برج های EHV/UHV ($500 \متن{ کیلو ولت}$ به $750 \متن{ کیلو ولت}$): عظیم, اعضای حیاتی باید از آلیاژ کم استحکام بالا استفاده کنند (HSLA) فولاد (به عنوان مثال،, Q345/معادل درجه ASTM A572 50 یا بالاتر). این درجه استحکام تسلیم قابل توجهی بالاتری را ارائه می دهد, به طراحان اجازه می دهد تا در حین جذب بارهای ساختاری عظیم، سطح مقطع و وزن قابل کنترل را حفظ کنند.. ترکیب شیمیایی این فولادها باید به دقت کنترل شود, به ویژه معادل های کربن ($\متن{EC}$) و محتوای سیلیکون, به عنوان هر دو شکل پذیری و, انتقادی, کیفیت پوشش گالوانیزه نهایی.

مرحله اولیه مستلزم اجرای جامع کارخانه است تأیید مواد. این فراتر از بررسی گواهینامه های آزمایش آسیاب است (MTCS); این شامل بررسی های معمول کیفیت داخلی است, از جمله تجزیه و تحلیل ترکیب شیمیایی (با استفاده از طیف سنجی) و تست مکانیکی (تست های کششی و استحکام تسلیم) بر روی نمونه های دسته های ورودی. این فرآیند دقیق برای تضمین اینکه خواص واقعی فولاد با مفروضات مورد استفاده در تحلیل ساختاری پیچیده مطابقت دارد ضروری است. (مدل سازی عنصر محدود) توسط طراح برج انجام شده است. هر گونه انحراف در استحکام تسلیم می تواند مقاومت کمانشی سازه را به خطر بیندازد, منجر به شکست فاجعه بار تحت طراحی باد یا بارگذاری یخ می شود.

آماده سازی سطح و جابجایی اولیه

قبل از هر گونه برش یا شکل دادن, اعضای فولاد خام (آهن های زاویه دار, بشقاب ها, کانال) باید آماده سازی سطح شود. فولاد نورد استاندارد آسیاب در مقیاس آسیاب پوشیده شده است - پوسته پوسته, لایه اکسید آهن - که برای پردازش بعدی نامناسب و برای گالوانیزه شدن فاجعه بار است.. تمیز کردن اولیه اغلب شامل شات بلاست یا تمیز کردن ساینده برای حذف رسوب آسیاب و آلودگی های سطحی, ارائه یک تمیز, سطح فلزی واکنش پذیر برای عملیات های بعدی. علاوه بر این, جابجایی مواد باید در طول فرآیند ساخت به شدت کنترل شود. تماس با مواد شیمیایی خورنده, گریس, یا رنگ باید به شدت اجتناب شود, زیرا این آلاینده ها می توانند با پیش تصفیه شیمیایی مورد نیاز برای گالوانیزه گرم تداخل ایجاد کنند., منجر به مناطق محلی از چسبندگی ضعیف روی و خوردگی زودرس در مزرعه می شود. یکپارچگی پوشش محافظ نهایی ذاتاً به تمیزی سطح فولاد از لحظه ورود به مرکز ساخت مرتبط است..

2. دقت هندسی: اتوماسیون در برش, مشت زدن, و تشکیل

کارایی ساختاری یک برج مشبک کاملاً به تناسب هندسی کامل هزاران عضو منحصر به فرد بستگی دارد.. ساخت برج مستلزم آن است که سوراخ‌های پیچ دقیقاً با سوراخ‌های مربوطه در اعضای جفت‌شونده هماهنگ شوند, اغلب در دهانه های چند متری. این سطح از دقت, به خصوص برای بزرگ, افزونگی بالا $750 \متن{ کیلو ولت}$ سازه های, تنها از طریق تصویب اجباری قابل دستیابی است کامپیوتر با کنترل عددی (CNC) اتهام اتوماسیون.

برتری پردازش خط زاویه CNC

هسته اصلی ساخت برج مدرن است سیستم پردازش خط زاویه CNC. این خطوط خودکار زاویه خام یا ذخایر صفحه را می بلعند و تمام عملیات لازم را انجام می دهند - پانچ کردن, حفر, شماره گذاری, و برش - بدون دخالت دست.

1. مشت زدن در مقابل. حفاری: از نظر تاریخی, سوراخ های پیچ اغلب به دلیل سرعت سوراخ می شد. با این حال, برای اعضای فولادی با مقاومت بالا (Q345 / درجه 50) و اتصالات حیاتی در برج های EHV, حفر ارجح یا اجباری است. پانچ کردن باعث ایجاد ترک های موضعی سرد و میکرو در اطراف محیط سوراخ می شود, کاهش مقاومت در برابر خستگی اعضا و ایجاد تنش پسماند. حفاری, در حالی که کندتر, سطح سوراخ صاف تری را فراهم می کند و آسیب مواد را به حداقل می رساند, که برای مفاصل طراحی شده حیاتی است لغزش بحرانی. خطوط CNC باید قابلیت حفاری دقیق را داشته باشند تا فاصله بین پیچ و سوراخ به حداقل برسد, در نتیجه کارایی اتصال را به حداکثر می رساند.

2. مدیریت تحمل: تلورانس هندسی در فاصله و قطر سوراخ‌های پیچ، مهم‌ترین بررسی ابعادی است.. مشخصات استاندارد اغلب تلورانس فاصله سوراخ ها را الزامی می کند $\بعد از ظهر 0.5 \متن{ میلی متر}$ یا کمتر از طول عضو. در یک بزرگ $750 \متن{ کیلو ولت}$ برج, یک خطای کوچک زاویه ای در یکی از اعضای پایه اصلی, هنگامی که بر روی ارتفاع برج ترکیب می شود, می تواند منجر به یک انحراف عظیم و غیرقابل اصلاح در قسمت متقاطع بازو یا اوج شود. ماشین آلات CNC باید به دقت کالیبره شده و به طور معمول تأیید شود تا این دقت موقعیتی در سطح میکرون در تمام طول دوره تولید حفظ شود..

یکپارچگی برش و پروفایل

اعضای سازه باید به طول های دقیق بریده شوند, اغلب شامل زوایای انتهایی پیچیده یا کوپه برای مفاصل تخصصی است. برش زدن معمولا برای اعضای سبک تر استفاده می شود, اما برای پایه ها و صفحات سنگین در برج های EHV, اره یا برش پلاسما اغلب برای اطمینان از تمیزی استفاده می شود, بدون تحریف, برش مربع. هر گونه سوراخ یا لبه دندانه دار که پس از برش باقی مانده است، باید با ساییدن به دقت از بین برود., زیرا آنها می توانند با نشیمنگاه اعضای جفت شونده تداخل داشته باشند و از دستیابی به نیروی گیره مورد نیاز در طول کشش نهایی پیچ در مزرعه جلوگیری کنند.. علاوه بر این, هرگونه حرارت ورودی از برش یا جوشکاری باید مدیریت شود تا از ایجاد مناطق آسیب‌پذیر حرارتی جلوگیری شود. (خندق) که می تواند شکل پذیری یا خواص ساختاری عضو را به خطر بیندازد.

3. اعتبارسنجی کیفیت: نعوظ آزمایشی و کنترل ابعادی

فرآیند ساخت شامل تقسیم ساختار سه بعدی پیچیده به هزاران عضو دو بعدی است.. تنها مکانیزم فنی قطعی برای اطمینان از اینکه مونتاژ می تواند به طور کامل در سایت راه دور معکوس شود، نعوظ آزمایشی برج در کف کارخانه - فرآیندی که به عنوان تضمین کیفیت نهایی عمل می کند (QA) دروازه قبل از مرحله برگشت ناپذیر گالوانیزه.

پروتکل مجمع محاکمه

نعوظ آزمایشی یک بررسی جزئی صرف نیست; این یک بازسازی فیزیکی کامل یا تقریباً کامل از ساختار برج در بستر مونتاژ است.

1. استراتژی نمونه گیری: برای استاندارد, برج های مماس با حجم بالا ($110 \متن{ کیلو ولت}$), فقط یک نمونه آماری معنی دار (به عنوان مثال،, یک در ده) ممکن است آزمایشی مونتاژ شود. با این حال, برای بزرگ, منحصر به فرد, و برج های حیاتی سازه ای - مانند $750 \متن{ کیلو ولت}$ بن بست (تنش) برج, ساختارهای نمونه اولیه, یا آنهایی که هندسه غیر استاندارد دارند-$100\%$ مجمع محاکمه اجباری است. این الزام تصدیق می کند که پیامد خطای ابعادی در یک ساختار بحرانی EHV بسیار شدیدتر از آن است که خطر ایجاد کند..

2. فرآیند مونتاژ: برج در یک سطح مونتاژ شده است, کف فولادی با کنترل ابعادی, با استفاده از اعضای تولید واقعی. تمام اتصالات با استفاده از پین ها یا پیچ های موقت انجام می شود. هدف بررسی تناسب هندسی است, اطمینان حاصل شود که تمام سوراخ های پیچ بدون نیاز به قرار دادن اجباری، آزادانه تراز می شوند (رانش), که نشان دهنده انباشت غیرقابل قبول خطاهای تحمل است. این فرآیند کل جریان بالادست را تأیید می کند, از برش مواد گرفته تا خم شدن و پانچ کردن.

3. بررسی ابعاد بحرانی: در طول مجمع آزمایشی, اندازه گیری های کلیدی ابعادی انجام می شود, شامل: فاصله بین پایه های پایه (نقاط لنگر), ارتفاع کلی, و, مهم ترین, هم ترازی نوک های متقاطع بازو. این اندازه گیری ها با نقشه های طراحی با استفاده از نوارهای کالیبره شده و سیستم های اندازه گیری لیزری ارجاع داده می شوند.. هرگونه خطای ابعادی بیش از تحمل مشخص شده مستلزم شناسایی و پردازش مجدد اعضای معیوب است. قبل از گالوانیزه کردن. خرابی کشف شده پس از گالوانیزه شدن منجر به هزینه های گران می شود, نیاز وقت گیر حذف روی, تصحیح بعد, و گالوانیزه مجدد, تاثیر قابل توجهی بر برنامه و بودجه پروژه دارد.

نعوظ آزمایشی, از این رو, مرحله تضمین فنی حیاتی است که در آن کیفیت ساخت از نظر ساختاری اثبات می شود, اعتبار هزاران برش و مشت دقیق ایجاد شده در طول فرآیند خودکار.

4. نگهبان زندگی خدماتی: علم گالوانیزه گرم و QA

مرحله نهایی ساخت برج, استفاده از سیستم حفاظت در برابر خوردگی, شاید مهم ترین عامل تعیین کننده ارزش بلندمدت و قابلیت اطمینان سازه باشد. از آنجایی که دکل های انتقال دارایی های ثابتی هستند که برای چندین دهه در معرض عناصر قرار دارند, گالوانیزه گرم تنها راه حل فن آوری پذیرفته شده برای ارائه حفاظت فداکارانه لازم است.

شیمی و متالورژی پیوند روی

فرآیند گالوانیزه اساساً یک واکنش متالورژیکی است, نه صرفا یک کاربرد پوشش. این شامل فرو بردن اعضای فولادی آماده شده در حمامی از روی مذاب است (در اطراف نگهداری می شود $450^{\دور}\متن{C}$).

1. قبل از درمان: این آماده سازی شیمیایی بسیار مهم است. اعضا باید به صورت متوالی فرو بروند: a حمام چربی زدایی (برای حذف روغن ها), یک حمام اسید ترشی (معمولا اسید هیدروکلریک, برای حذف هر گونه اکسید آهن باقی مانده), و الف حمام روان (برای تمیز کردن شیمیایی سطح و آماده سازی آن برای پیوند روی). شکست در مرحله ترشی باعث ایجاد رسوب یا اکسید می شود, در نتیجه یک نقطه خالی (“منطقه بدون پوشش”) جایی که روی نمی تواند آلیاژ کند, منجر به خوردگی میدانی فوری می شود.

2. فرآیند آلیاژسازی: پس از غوطه ور شدن در روی مذاب, اتم های آهن و روی منتشر می شوند, تشکیل یک سری از بسیار بادوام لایه های آلیاژ روی-آهن ($\گاما, \دلتا, \زتا دلار) به شدت به بستر فولادی چسبیده است, بالای آن لایه ای از روی خالص است ($\و دلار). این ساختار لایه ای، هم مانعی محکم و هم حفاظت کاتدی- روی ترجیحاً خود را برای محافظت از فولاد زیرین در هنگام آسیب خوردگی قربانی می کند.

تضمین ضخامت و چسبندگی پوشش

ضخامت پوشش روی به طور مستقیم با طول عمر مورد انتظار در ارتباط است و توسط ضخامت مواد و محیط قرار گرفتن در معرض کنترل می شود. (به عنوان مثال،, ISO 1461). برای اعضای ساختاری, حداقل ضخامت متوسط ​​پوشش اغلب در مشخص می شود $85 \متن{متر}$ به $100 \متن{متر}$.

1. اندازه گیری ضخامت: بررسی کیفیت نهایی شامل اندازه گیری غیر مخرب ضخامت پوشش با استفاده از a گیج مغناطیسی یا الکترومغناطیسی در چندین نقطه روی هر عضو مهم. مستندات ضخامت پوشش باید حداقل الزامات مشخص شده را برآورده کند.

2. چسبندگی و یکنواختی: پوشش باید از نظر یکنواختی به صورت بصری بررسی شود, و چسبندگی باید با استفاده از روش هایی مانند تست اسکنه و چکش برای اطمینان از سالم بودن پیوند متالورژیکی و عدم پوسته پوسته شدن یا پوسته شدن پوشش تحت فشار مکانیکی در طول حمل و نقل و نصب.

کل فرآیند تولید, از انتخاب فولاد گواهی شده برای $750 \متن{ کیلو ولت}$ برج به حمام شیمیایی نهایی, یک زنجیره به هم پیوسته از تصمیمات مهندسی با هدف تبدیل یک طرح هندسی به یک ساختار دقیق است., دارایی مقاوم در برابر خوردگی, آماده ایستادن در برابر نیروهای طبیعت برای طول عمر شبکه برق.