Rèn luyện khả năng phục hồi: Phân tích kỹ thuật của quy trình sản xuất cho $110 \chữ{ kV}$ đến $750 \chữ{ kV}$ Tháp đường truyền

Chế tạo tháp đường dây truyền tải trên không, trải rộng phổ điện áp hoạt động từ mức thiết yếu $110 \chữ{ kV}$ hành lang đến khổng lồ $750 \chữ{ kV}$ Cấu trúc xương sống EHV, là một lĩnh vực chuyên môn về kỹ thuật kết cấu vượt qua tiêu chuẩn xây dựng thép. Đó là một quá trình công nghiệp có nguồn gốc sâu xa từ khoa học luyện kim, độ chính xác hình học thông qua tự động hóa CNC, và kỹ thuật ăn mòn chuyên dụng, trong đó sản phẩm cuối cùng không chỉ đơn thuần là khung thép mà là hệ thống giàn được thiết kế và bảo vệ tỉ mỉ nhằm đảm bảo tuổi thọ sử dụng thường vượt quá nửa thế kỷ trong những môi trường khắc nghiệt nhất toàn cầu. Quá trình sản xuất không chỉ phải biến thép thô thành hàng nghìn sản phẩm độc đáo., các thành viên có kích thước chính xác nhưng cũng phải đảm bảo sự liền mạch, phù hợp không căng thẳng trong quá trình lắp dựng tại chỗ, tiếp theo là mức độ chống ăn mòn tuyệt vời. Việc mở rộng quy mô phức tạp từ một tiêu chuẩn $110 \chữ{ kV}$ tháp đến một $750 \chữ{ kV}$ kết cấu, với khối lượng cao hơn theo cấp số nhân, tăng độ dày thành viên, và độ phức tạp hình học, quyết định sự chuyển đổi từ dung sai chế tạo thông thường sang độ chính xác gần mức hàng không vũ trụ, phụ thuộc nhiều vào tự động hóa tích hợp và các giao thức kiểm soát chất lượng nghiêm ngặt.

1. Kế hoạch luyện kim: Lựa chọn và chuẩn bị nguyên liệu

Nền tảng của việc chế tạo tháp hoàn toàn dựa trên tính toàn vẹn và chứng nhận của nguyên liệu thô đầu vào. Quy mô và mức độ ứng suất liên quan đến kết cấu điện áp cao, đặc biệt là những thiết kế dành cho $500 \chữ{ kV}$ và $750 \chữ{ kV}$ dòng, đòi hỏi phải sử dụng các loại thép kết cấu chuyên dụng mang lại sự cân bằng tối ưu về cường độ năng suất cao, khả năng hàn tuyệt vời (cho các tấm và phần đế), và thành phần hóa học thuận lợi cho quá trình mạ kẽm nhúng nóng tiếp theo.

Chia tỷ lệ các loại thép bằng điện áp

Theo chiều cao của tháp, chiều dài nhịp cầu, và tải dây dẫn tăng theo điện áp, các bộ phận cấu trúc cốt lõi—chủ yếu là chân, đường chéo chính, và tay đòn—trải nghiệm lực nén và lực kéo dọc trục cao hơn đáng kể. Điều này đòi hỏi phải có sự thay đổi trong hợp kim thép sơ cấp:

• Tháp HV ($110 \chữ{ kV}$ đến $220 \chữ{ kV}$): Thường chủ yếu sử dụng các loại thép kết cấu tiêu chuẩn (ví dụ, Q235 hoặc tiêu chuẩn ASTM A36/Lớp tương đương 36), được bổ sung bằng vật liệu có độ bền cao hơn cho các chân chính và các khớp quan trọng.

• Tháp EHV/UHV ($500 \chữ{ kV}$ đến $750 \chữ{ kV}$): đồ sộ, các thành viên quan trọng phải sử dụng hợp kim thấp có độ bền cao (HSLA) Thép (ví dụ, Q345/tương đương với lớp ASTM A572 50 hoặc cao hơn). Lớp này cung cấp sức mạnh năng suất cao hơn đáng kể, cho phép các nhà thiết kế duy trì diện tích và trọng lượng mặt cắt ngang có thể quản lý được trong khi hấp thụ tải trọng kết cấu khổng lồ. Thành phần hóa học của các loại thép này phải được kiểm soát tỉ mỉ, đặc biệt là lượng carbon tương đương ($\chữ{EC}$) và hàm lượng silic, vì cả hai đều ảnh hưởng đến khả năng hình thành và, critically, chất lượng của lớp mạ kẽm cuối cùng.

Giai đoạn đầu đòi hỏi nhà máy phải thực hiện toàn diện Xác minh vật liệu. Điều này vượt xa việc kiểm tra chứng chỉ kiểm tra của nhà máy (MTC); nó liên quan đến việc kiểm tra chất lượng nội bộ thường xuyên, bao gồm phân tích thành phần hóa học (sử dụng phép đo quang phổ) và thử nghiệm cơ khí (kiểm tra độ bền kéo và năng suất) trên mẫu của lô đến. Quy trình nghiêm ngặt này là cần thiết để đảm bảo rằng các tính chất thực tế của thép đáp ứng các giả định được sử dụng trong phân tích kết cấu phức tạp. (Mô hình phần tử hữu hạn) được thực hiện bởi nhà thiết kế tháp. Bất kỳ sai lệch nào về cường độ chảy đều có thể làm ảnh hưởng đến khả năng chống uốn của kết cấu, dẫn đến hư hỏng thảm khốc dưới tải trọng gió hoặc băng thiết kế.

Chuẩn bị bề mặt và xử lý ban đầu

Trước khi thực hiện bất kỳ việc cắt hoặc tạo hình nào, các thành viên thép thô (bàn là góc, tấm, kênh truyền hình) phải trải qua quá trình chuẩn bị bề mặt. Thép cán tiêu chuẩn được bao phủ bởi vảy cán - một lớp vảy, lớp oxit sắt - không phù hợp cho quá trình xử lý tiếp theo và có hại cho quá trình mạ điện. Việc làm sạch ban đầu thường bao gồm nổ mìn hoặc làm sạch mài mòn để loại bỏ quy mô nhà máy và các chất gây ô nhiễm bề mặt, cung cấp sạch sẽ, bề mặt kim loại phản ứng cho các hoạt động tiếp theo. hơn nữa, việc xử lý vật liệu phải được kiểm soát chặt chẽ trong suốt quá trình chế tạo. Tiếp xúc với hóa chất ăn mòn, dầu mỡ, hoặc sơn phải tuyệt đối tránh, vì những chất gây ô nhiễm này có thể cản trở quá trình tiền xử lý hóa học cần thiết cho quá trình mạ kẽm nhúng nóng, dẫn đến các khu vực có độ bám dính kẽm kém và ăn mòn sớm trên hiện trường. Tính toàn vẹn của lớp phủ bảo vệ cuối cùng về bản chất có liên quan đến độ sạch của bề mặt thép kể từ thời điểm nó đi vào cơ sở chế tạo..

2. Độ chính xác hình học: Tự động hóa trong quá trình cắt, đấm, và hình thành

Hiệu quả về mặt cấu trúc của tháp lưới hoàn toàn phụ thuộc vào sự phù hợp hình học hoàn hảo của hàng nghìn bộ phận độc đáo. Chế tạo tháp yêu cầu các lỗ bu lông căn chỉnh chính xác với các lỗ tương ứng trên các bộ phận giao phối, thường trải dài vài mét. Mức độ chính xác này, đặc biệt đối với quy mô lớn, tính dư thừa cao $750 \chữ{ kV}$ cấu trúc, chỉ có thể đạt được thông qua việc áp dụng bắt buộc các Máy tính được điều khiển bằng số (CNC) Tự động hóa.

Tính ưu việt của việc xử lý đường góc CNC

Cốt lõi của việc chế tạo tháp hiện đại là Hệ thống xử lý đường góc CNC. Những dây chuyền tự động này tiếp nhận nguyên liệu góc hoặc tấm thô và thực hiện tất cả các hoạt động cần thiết—đục lỗ, khoan, đánh số, và cắt—không cần can thiệp thủ công.

1. Đấm vs. khoan: Về mặt lịch sử, lỗ bu lông thường bị đục lỗ do tốc độ. Tuy nhiên, cho các cấu kiện thép cường độ cao (Q345/Lớp 50) và các kết nối quan trọng trong tháp EHV, khoan được ưu tiên hoặc bắt buộc. Đột tạo ra các vết nứt nhỏ và gia công nguội cục bộ xung quanh chu vi lỗ, giảm khả năng chống mỏi của cấu kiện và tạo ra ứng suất dư. khoan, trong khi chậm hơn, cung cấp bề mặt lỗ mịn hơn và giảm thiểu thiệt hại vật chất, điều này rất quan trọng đối với các khớp được thiết kế để trượt quan trọng. Dây chuyền CNC phải có khả năng khoan chính xác để giảm thiểu khe hở giữa bu lông và lỗ, từ đó tối đa hóa hiệu quả của kết nối.

2. Quản lý dung sai: Dung sai hình học về khoảng cách và đường kính của các lỗ bu lông là phép kiểm tra kích thước quan trọng nhất. Thông số kỹ thuật tiêu chuẩn thường yêu cầu dung sai khoảng cách lỗ của $\chiều 0.5 \chữ{ mm}$ hoặc ít hơn theo chiều dài của thành viên. Trong một khu vực rộng lớn $750 \chữ{ kV}$ Tháp, một lỗi góc nhỏ ở một bộ phận chân chính, khi gộp theo chiều cao của tháp, có thể dẫn đến sai lệch lớn và không thể sửa chữa được ở phần cánh tay đòn hoặc phần đỉnh. Máy CNC phải được hiệu chỉnh tỉ mỉ và xác minh thường xuyên để duy trì độ chính xác vị trí ở mức micron này trong toàn bộ thời gian sản xuất.

Tính toàn vẹn của việc cắt và lập hồ sơ

Các thành phần kết cấu phải được cắt theo chiều dài chính xác, thường kết hợp các góc cuối hoặc đối phó phức tạp cho các khớp chuyên dụng. cắt thường được sử dụng cho các thành viên nhẹ hơn, nhưng đối với các chân và tấm chịu tải nặng trong tháp EHV, sự cưa cây hoặc là cắt plasma thường được sử dụng để đảm bảo sạch sẽ, không bị biến dạng, cắt vuông. Bất kỳ vết gờ hoặc mép lởm chởm nào còn sót lại sau khi cắt phải được loại bỏ một cách tỉ mỉ bằng cách mài., vì chúng có thể gây trở ngại cho việc ngồi phẳng của các bộ phận giao phối và ngăn không cho đạt được lực kẹp cần thiết trong quá trình căng bu lông cuối cùng tại hiện trường. hơn nữa, mọi nhiệt lượng đầu vào từ quá trình cắt hoặc hàn phải được quản lý để tránh tạo ra các vùng ảnh hưởng nhiệt bất lợi (Haz) có thể làm tổn hại đến độ dẻo hoặc đặc tính cấu trúc của thành viên.

3. Xác nhận chất lượng: Lắp thử và kiểm soát kích thước

Quá trình chế tạo bao gồm việc chia cấu trúc ba chiều phức tạp thành hàng ngàn thành phần hai chiều. Cơ chế kỹ thuật dứt khoát duy nhất để đảm bảo rằng việc lắp ráp có thể được đảo ngược hoàn hảo ở địa điểm từ xa là Cương cứng thử nghiệm của tòa tháp trên sàn nhà máy—một quy trình đóng vai trò đảm bảo chất lượng tối đa (QA) cửa ngõ trước bước mạ điện không thể đảo ngược.

Nghị định thư của hội đồng xét xử

Việc lắp đặt thử nghiệm không chỉ là kiểm tra một phần; nó là sự tái tạo vật lý đầy đủ hoặc gần đầy đủ của cấu trúc tháp trên bệ lắp ráp.

1. Chiến lược lấy mẫu: Đối với tiêu chuẩn, tháp tiếp tuyến khối lượng lớn ($110 \chữ{ kV}$), chỉ là một mẫu có ý nghĩa thống kê (ví dụ, một trong mười) có thể được lắp ráp thử nghiệm. Tuy nhiên, cho lớn, độc nhất, và các tòa tháp quan trọng về mặt cấu trúc—chẳng hạn như $750 \chữ{ kV}$ ngõ cụt (sức ép) tháp, cấu trúc nguyên mẫu, hoặc những cái có hình học không chuẩn—$100\%$ Hội đồng xét xử là bắt buộc. Yêu cầu này thừa nhận rằng hậu quả của lỗi kích thước trong cấu trúc EHV quan trọng là quá nghiêm trọng để có thể gặp rủi ro..

2. Quá trình lắp ráp: Tháp được lắp ráp trên một mức độ, sàn thép được kiểm soát kích thước, sử dụng các thành viên sản xuất thực tế. Tất cả các kết nối được thực hiện bằng cách sử dụng chốt hoặc bu lông tạm thời. Mục đích là để xác minh sự phù hợp hình học, đảm bảo tất cả các lỗ bu lông thẳng hàng tự do mà không cần phải chèn ép (trôi dạt), điều này cho thấy sự tích tụ sai số dung sai không thể chấp nhận được. Quá trình này xác nhận toàn bộ luồng ngược dòng, từ cắt vật liệu đến uốn và đục lỗ.

3. Kiểm tra kích thước quan trọng: Trong quá trình lắp ráp thử nghiệm, các phép đo chiều chính được thực hiện, bao gồm: khoảng cách giữa các gốc móng (điểm neo), chiều cao tổng thể, và, quan trọng nhất, sự căn chỉnh của các đầu cánh tay chéo. Các phép đo này được tham chiếu chéo với các bản vẽ thiết kế bằng cách sử dụng băng hiệu chuẩn và hệ thống đo laser. Bất kỳ lỗi kích thước nào vượt quá dung sai quy định đều yêu cầu xác định ngay và xử lý lại các bộ phận bị lỗi. trước mạ điện. Một hư hỏng được phát hiện sau khi mạ điện sẽ gây tốn kém, sự cần thiết tốn thời gian của việc tước kẽm, điều chỉnh kích thước, và mạ lại, ảnh hưởng đáng kể đến tiến độ và ngân sách của dự án.

Việc lắp dựng thử nghiệm, Vì vậy, là bước đảm bảo kỹ thuật quan trọng trong đó chất lượng chế tạo được chứng minh về mặt cấu trúc, xác nhận hàng ngàn vết cắt và cú đấm chính xác được thực hiện trong quá trình tự động.

4. Người canh gác của cuộc sống phục vụ: Khoa học mạ kẽm nhúng nóng và QA

Giai đoạn cuối cùng của quá trình sản xuất tháp, ứng dụng hệ thống bảo vệ chống ăn mòn, có lẽ là yếu tố quyết định quan trọng nhất đối với giá trị lâu dài và độ tin cậy của cấu trúc. Vì tháp truyền tải là tài sản tĩnh tiếp xúc với các yếu tố trong nhiều thập kỷ, Mạ kẽm nhúng nóng là giải pháp công nghệ duy nhất được chấp nhận để cung cấp sự bảo vệ hy sinh cần thiết.

Hóa học và luyện kim của liên kết kẽm

Quá trình mạ điện về cơ bản là một phản ứng luyện kim, không chỉ đơn thuần là một ứng dụng lớp phủ. Nó liên quan đến việc nhúng các thành phần thép đã chuẩn bị vào bể kẽm nóng chảy (duy trì xung quanh $450^{\vòng tròn}\chữ{C}$).

1. Điều trị trước: Việc chuẩn bị hóa chất này là quan trọng nhất. Các thành viên phải được nhúng tuần tự vào: một tắm tẩy dầu mỡ (để loại bỏ dầu), Một tắm ngâm axit (điển hình là axit clohydric, để loại bỏ oxit sắt còn sót lại), và một bồn tắm thông lượng (làm sạch bề mặt bằng hóa học và chuẩn bị cho liên kết kẽm). Thất bại ở giai đoạn tẩy để lại cặn hoặc oxit, dẫn đến một chỗ trống (“khu vực không tráng phủ”) nơi mà kẽm không thể tạo hợp kim, dẫn đến ăn mòn hiện trường ngay lập tức.

2. Quá trình hợp kim: Sau khi nhúng vào kẽm nóng chảy, nguyên tử sắt và kẽm khuếch tán, tạo thành một loạt có độ bền cao lớp hợp kim kẽm-sắt ($\Gamma, \đồng bằng, \zeta$) liên kết chặt chẽ với nền thép, phủ lên trên một lớp kẽm nguyên chất ($\và $). Cấu trúc lớp này cung cấp cả một rào cản mạnh mẽ và bảo vệ catốt—tốt nhất là kẽm hy sinh bản thân để bảo vệ thép bên dưới khi xảy ra hư hỏng do ăn mòn.

Độ dày lớp phủ và đảm bảo độ bám dính

Độ dày của lớp phủ kẽm tương quan trực tiếp với tuổi thọ sử dụng dự kiến ​​và bị chi phối bởi độ dày vật liệu và môi trường tiếp xúc (ví dụ, ISO 1461). Đối với các cấu kiện kết cấu, độ dày lớp phủ trung bình tối thiểu thường được quy định tại $85 \muvăn bản{m}$ đến $100 \muvăn bản{m}$.

1. Đo độ dày: Việc kiểm tra chất lượng cuối cùng bao gồm việc đo không phá hủy độ dày lớp phủ bằng cách sử dụng máy đo từ tính hoặc điện từ tại nhiều điểm trên mọi thành viên quan trọng. Hồ sơ độ dày lớp phủ phải đáp ứng yêu cầu tối thiểu theo quy định.

2. Độ bám dính và tính đồng nhất: Lớp phủ phải được kiểm tra bằng mắt về độ đồng đều, và độ bám dính phải được kiểm tra bằng các phương pháp như thử nghiệm đục và búa để đảm bảo liên kết luyện kim vững chắc và lớp phủ sẽ không bị bong tróc hoặc bong tróc dưới áp lực cơ học trong quá trình vận chuyển và lắp dựng.

Toàn bộ quá trình sản xuất, từ việc lựa chọn thép được chứng nhận cho $750 \chữ{ kV}$ tháp đến bể tắm hóa chất cuối cùng, là một chuỗi các quyết định kỹ thuật được kết nối với nhau nhằm mục đích chuyển đổi một bản thiết kế hình học thành một bản thiết kế có cấu trúc chính xác, tài sản chống ăn mòn, sẵn sàng chống lại các thế lực thiên nhiên vì sự trường tồn của lưới điện.