输电线路铁塔火曲角钢处理工艺分析

邱峰针　陈钦烨

摘要：在输电线路铁塔中，火曲角钢是常用部件之一，塔型越是复杂，该部件的实际用量便会越多。火曲角钢不具备二次火曲的性能，一旦不合用，只能报废处理，浪费人力和财力。鉴于此，文章以输电线路铁塔火曲角钢处理工艺为研究对象，介绍了火曲角钢的理论计算和加工工艺要求，并结合实例加以探讨，以期为业内人士提供有益参考。

关键词：输电线路；铁塔；火曲角钢；处理工艺；火曲设计 文献标识码：A

中图分类号：TM753 文章编号：1009-2374（2015）11-0082-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.11.041

在输电线路铁塔中，受塔身坡度等诸多因素的影响，经常需要采用火曲角钢以加强连接，因而角钢的火曲质量至关重要，将会对输电线路铁塔的整体安装质量产生直接且重要的影响。值得一提的是，塔型越是复杂，该部件的实际用量便会越多。火曲的传统方法普遍存在加工误差偏大问题，再加上这一类角钢不具备二次火曲的性能，一旦不合用，只能报废处理，浪费人工和金钱，而这一类角钢均为输电线路铁塔的重要部件，其质量关系着整基铁塔的质量。因而针对输电线路铁塔火曲角钢处理工艺进行深入研究具有相当积极的现实意义。

1 火曲角钢的理论计算

在输电线路铁塔火曲设计中，角钢火曲常见型式有三种：一是边坡主材火曲；二是加强角钢火曲；三是内、外包角钢火曲。

1.1 变坡处主材火曲

当角材主材同时处于两种不同坡度的塔体中时，这一角材便需要接受火曲处理，以满足安装要求。这一类火曲主要包括两种情况：情况一，在干字塔结构塔身中，主材于变坡部位没有开断；情况二，边横担主材、中横担两者没开断，另外，需要对边横担进行预拱以及收口处理。对于情况一，也就是对角钢两肢做面上火曲处理，尤其是在长方形铁塔之中，角钢两个面上的火曲度数应同时满足下述条件：

考虑到当前的铁塔绝大多数采用的是正方塔结构，因而不管是火曲度数又或者是火曲线，两个面均相同。因而可对双面火曲进行转换，使其成为角钢筋上火曲，火曲点为双面火曲线中两火曲线在筋上的交点。在这一情况中，A=A1、B=B1、C=C1。对火曲度数值进行计算时采用下述公式：

对于情况二，又可细分为两种情况：一是单面火曲；二是双面火曲。对于单面火曲，其横担无需做预拱处理，工艺难度不大，变坡线也便是其火曲线。对火曲度数值进行计算时采用下述公式：

对于双面火曲，其横担需要做预拱处理。考虑到铁塔加工属于一种粗加工，横担预拱形成的角钢弯曲度一般仅需要控制在1°以下，因而可采用横担上小材拉伸的办法以实现预拱的效果。可将这一情况当作单面火曲考虑，至于火曲度数可采用下述公式进行计算：

1.2 加强角钢火曲

在输电线路铁塔中，加强角钢又被称作贴材。火曲贴材大部分设置在塔身本体以及边横担连接部位。火曲线应和塔身主体线保持平行，然而在具体加工环节，最常用的做法是让火曲线和贴材料保持垂直。火曲线的偏移会直接导致加强角钢上的孔位偏移，所以在确定火曲线的基础上，应考虑适当移动孔位以满足实际安装的需要。由大量的加工经验可知，孔位尺寸的实际偏移主要取决于火曲度数。变坡线也就是所谓的火曲线，火曲度数采用下述公式进行计算：

2 加工工艺要求

在具体加工环节，应予以严格的清根或者铲背处理，如果遇到火曲度数偏大（>8°）的包角钢火曲，则应进行割豁口处理。在火曲处理之后，应使用一致厚度的三角形联板进行镶嵌焊接处理，并磨平。对于火曲角钢处理工艺而言，应重点做好下述特殊处理：

2.1 局部加热

在输电线路铁塔之中，角钢材质均为Q235或Q345钢，其硬度高、不易弯曲，在应力影响下容易出现细小裂纹，因此，在火曲角钢处理之后，应对火曲进行局部高温加热处理，降低其变形抗力，具有更好的可塑性，从而更好地保护结构免遭破坏。

2.2 开口处理

当规格超过∠100×8或者火曲度数较大（>8°）时，对角钢进行火曲处理之前，都应该于火曲点部位开口，待开口制弯结束之后，再进行镶焊及打磨处理。

2.3 校正孔形、校平火曲点

对角钢进行火曲处理之后，材料处于拉伸状态，火曲线两侧的一些孔有可能发生变形，所以应对其进行校正，并使其成圆形。除此之外，待制弯结束之后，需要对热应力等因素导致的变形予以校平处理。

3 实际应用

3.1 问题提出

某500kV输电线路铁塔工程，其变坡处报废率竟然超过50%以上，经过系统分析发现其主要原因包括两方面：（1）放样存在失误，火曲线没有达到要求精度；（2）在火曲处理之后，角钢发生变形延伸的问题，从而造成角钢火曲位置发生一定的移位。

现阶段，铁塔企业已经逐渐放弃了二维放样软件，改用更为理想的三维实体放样软件，如此一来，在理论层面上达到了“所见即所得”的效果，很好地解决了受放样失误影响而造成的火曲位置不理想的问题；对于火曲角钢正确性不理想而言，其关键因素在于处理工艺相对落后，因为在传统工艺中，往往是先制孔，然后火曲，容易导致角钢发生变形以及延伸等一系列问题，最终造成实际火曲位置的较大偏移。

3.2 原因分析

通过反复的手工计算、认真的现场观察以及相关数据的比较，并结合相关软件应用，最后发现造成火曲角钢正确性不理想的原因集中体现在下述方面：（1）传统处理工艺中，往往是先制孔，然后确定火曲线的具体位置，难以保证火曲位置具有足够的准确性，如此一来，导致加工误差超标，无法满足设计要求；（2）车间操作人员对角钢进行火曲处理时，对角钢变形的判断缺乏足够依据，通常采用人工估算的办法，如此一来，无法保证角钢火曲处理之后所有孔位的准确性。

3.3 改进措施

3.3.1 对传统处理工艺流程进行改变，即采用“先制造半边孔，然后火曲处理，最后制造另外半边孔”这一更为合理的思路。

3.3.2 在下料过程中，应在既有长度上适当地设置余量，一般加长10～20mm。

具体方法以及步骤如下：（1）制作出半边孔；（2）准确画出火曲线，然后予以火曲处理；（3）将这一火曲角钢所连接正、侧面板A和B与火曲角钢已经制作完成的半面孔通过螺栓有效连接牢固，并参考板A和B螺栓孔于角钢上所对应的映射，对孔中心进行准确标识，接下来制作另外的半边孔，并切除余量。最终一件优质的火曲角钢便成型了。

3.3.3 按照上述处理工艺流程，制作得到的火曲角钢通常能够具有比较准确的火曲线位置，很好地规避了由于角钢火曲延伸问题而导致的误差，最终获得了较为理想的应用效果。

3.3.4 与此同时，为实现对半成品正确性的有效检验，保证加工质量，可将半成品的火曲角钢和对应的连接板以及其他的角钢等进行试拼装操作，从而确认火曲位置以及火曲角度是否满足要求。

3.4 改进效果

对于火曲角钢处理工艺进行上述改进之后，将其应用于其他输电线路的铁塔加工作业中，并和原先采用的传统工艺的500kV输电线路铁塔工程进行比较，结果发现，改进后的处理工艺能够明显降低这一类火曲角钢的实际报废率，比较理想地保证了这一类火曲角钢的加工准确率，由原先的60%左右提升到了后来的100%，避免了人力和金钱的浪费，为企业创造了更大的经济效益和社会效益。

4 结语

在输电线路铁塔中，火曲角钢属于不可或缺的构件，发挥着十分关键的作用，其处理加工精度将会对整座铁塔的安装质量产生直接且重要的影响。通过对这一类火曲角钢传统工艺的改进，很好地解决了这一类火曲角钢的处理加工问题，对于工程实践而言具有相当积极的现实意义。

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（责任编辑：黄银芳）