摘要：輸電鐵塔主要采用角鋼或鋼管結(jié)構(gòu)焊接而成。其中，對于輸電線路鋼管桿一般的工藝流程為先完成板材的下料和折彎，再焊接成鋼管，接下來完成鋼管、法蘭盤和筋板的焊接。針對輸電線路鋼管桿法蘭焊接工藝現(xiàn)狀，提出了輸電線路鋼管桿法蘭焊接工藝的改善技術(shù)，可以保證鋼管塔整體結(jié)構(gòu)的安全性。

關(guān)鍵詞：輸電線路鋼管桿;法蘭焊接工藝;法蘭盤;筋板

1 輸電線路鋼管桿法蘭焊接工藝現(xiàn)狀

目前的輸電線路鋼管桿法蘭焊接工藝，一般先將鋼管與法蘭盤對齊并焊接，再完成筋板與鋼管和法蘭盤的焊接。在具體焊接過程中，先完成鋼管與法蘭盤內(nèi)圈和外圈的焊接，再按照順時針或者逆時針順序，完成筋板與鋼管和法蘭盤的焊接。在焊接時針對每一條焊縫，分打底層、填充層和蓋面層3道焊縫完成。如此一來，在鋼管和法蘭盤焊接處、內(nèi)圈和外圈之間存在焊接應(yīng)力;筋板與鋼管和法蘭盤的兩側(cè)焊縫處，也容易產(chǎn)生焊接應(yīng)力。以上焊接應(yīng)力導(dǎo)致焊縫在后期使用過程中容易開裂破損。

2 輸電線路鋼管桿法蘭焊接的總體概述

現(xiàn)對輸電線路鋼管桿法蘭焊接工序進(jìn)行概述，鋼管桿總體示意如圖1所示，結(jié)合圖2所示的鋼管桿俯視圖，該輸電線路鋼管桿包括鋼管1、法蘭盤2和筋板3，其中鋼管1由4N個寬度相同的側(cè)板11首尾連接而成，鋼管1橫截面呈4N邊形，筋板3設(shè)置有4N個，每個筋板3與鋼管1側(cè)板11和法蘭盤2表面相互垂直并焊接固定，鋼管1與法蘭盤2相互垂直并焊接固定，N為正整數(shù)。在本文中，取N=3，即鋼管1橫截面呈12邊形。

3 輸電線路鋼管桿法蘭焊接工藝的改善技術(shù)

基于一般的鋼管塔法蘭焊接工藝，對其進(jìn)行改善，使加工更為簡單有效，降低加工難度，增強(qiáng)鋼管塔的安全可靠性，桿體與法蘭施焊圖如圖3所示，具體步驟如下：

步驟S1：先將筋板3與鋼管1和法蘭盤2表面相互垂直設(shè)置并焊接固定，具體可以采用點焊方式，便于接下來的焊縫施焊。

步驟S2：焊接鋼管1底部內(nèi)壁與法蘭盤2之間的焊縫以及鋼管1底部外壁與法蘭盤2之間的焊縫。具體如圖3所示，包括以下內(nèi)容：

S2-1：焊接鋼管1底部內(nèi)壁與法蘭盤2之間的打底層;S2-2：焊接鋼管1底部外壁與法蘭盤2之間的打底層;S2-3：焊接鋼管1底部內(nèi)壁與法蘭盤2之間的填充層;S2-4：焊接鋼管1底部外壁與法蘭盤2之間的填充層;S2-5：焊接鋼管1底部內(nèi)壁與法蘭盤2之間的蓋面層;S2-6：焊接鋼管1底部外壁與法蘭盤2之間的蓋面層。

所述步驟S2-1和S2-2、步驟S2-3和S2-4、步驟S2-5和S2-6同時施焊，這樣可防止鋼管1與法蘭盤2焊縫處被反復(fù)加熱冷卻，防止應(yīng)力產(chǎn)生，焊接效率更高?；谕瑯拥目紤]，所述步驟S2-1和S2-2施焊方向相同，步驟S2-3和S2-4施焊方向相同，步驟S2-5和S2-6施焊方向相同，這樣對稱式的焊接方式，可大大降低焊縫處的應(yīng)力。

步驟S3：筋板與法蘭表面、桿身表面施焊順序如圖4所示，結(jié)合筋板分組施焊圖（圖5），4N個筋板3將法蘭盤2表面分割為4N個區(qū)間，根據(jù)執(zhí)行步驟S2時的焊接方向，順時針或者逆時針依次完成各個區(qū)間的鋼管1與法蘭盤2焊縫的焊接。這樣只需順時針或者逆時針將鋼管1和法蘭盤2轉(zhuǎn)動一圈，即可完成焊接，效率更高。鋼管1與法蘭盤2體積往往較大，熱傳導(dǎo)效率較高，在完成一個區(qū)間內(nèi)的兩條焊縫焊接后再執(zhí)行下一個區(qū)間內(nèi)的焊縫焊接，往往不會產(chǎn)生較大的應(yīng)力。針對體積較小的鋼管1與法蘭盤2，也可以采用對稱施焊的方式，即先完成一個區(qū)間的兩條焊縫焊接，再執(zhí)行對稱區(qū)間的兩條焊縫焊接，降低焊接應(yīng)力。

步驟S4：筋板分組施焊圖如圖5所示，在鋼管1上選取4個側(cè)板11，分為2組，每組內(nèi)的2個側(cè)板11相互平行，2組之間的側(cè)板11垂直，將這4個側(cè)板11對應(yīng)的4個筋板3按照以下順序進(jìn)行焊接：首先將其中一筋板3與側(cè)板11和法蘭盤2表面焊接，即步驟S4-1;其次將同一組內(nèi)的另外一筋板3與側(cè)板11和法蘭盤2表面焊接，即步驟S4-2;再次將另一組內(nèi)的一筋板3與側(cè)板11和法蘭盤2表面焊接，即步驟S4-3;最后將另一組內(nèi)的另一筋板3與側(cè)板11和法蘭盤2表面焊接，即步驟S4-4。這樣采用十字形施焊的方式，可有效降低焊接應(yīng)力，定位更加精準(zhǔn)，防止焊偏，且能防止焊縫在后期使用過程中開裂破損。

具體的筋板與法蘭表面、桿身表面施焊方向如圖6所示，每個筋板3與側(cè)板11和法蘭盤2表面之間形成左右兩條對稱焊縫，左右兩條對稱焊縫的焊接包括以下步驟：首先焊接其中一條焊縫的打底層，再焊接另外一條焊縫的打底層，即步驟S4a;其次焊接第一條焊縫的填充層，再焊接另外一條焊縫的填充層，即步驟S4b;最后焊接第一條焊縫的蓋面層，再焊接另外一條焊縫的蓋面層，即步驟S4c。這樣可防止筋板3與側(cè)板11和法蘭盤2表面焊縫處被反復(fù)加熱冷卻，防止應(yīng)力產(chǎn)生，焊接效率更高?；谕瑯拥目紤]，左右兩條對稱焊縫的每一道焊縫的焊接方向相同，這樣對稱式的焊接方式，可大大降低焊縫處的應(yīng)力。

步驟S5：按照步驟S4的焊接順序，依次完成4N個筋板3與側(cè)板11和法蘭盤2表面的焊接。

4 結(jié)語

由于輸電線路鋼管桿安裝簡便，且具有良好的受力特性，所以在輸電線路中的應(yīng)用越來越廣泛。在加工方面，鋼管塔與傳統(tǒng)的角鋼塔有較大差別，其中作為鋼管塔關(guān)鍵技術(shù)的法蘭焊接工藝也顯得尤為重要，它直接影響到鋼管塔整體結(jié)構(gòu)的安全性。因此，本文通過優(yōu)化該技術(shù)的實際應(yīng)用，可以充分發(fā)揮鋼管塔在實際輸電線路中的優(yōu)勢。

收稿日期：2020-06-02

作者簡介：汪洋（1995—），男，湖北武漢人，助理工程師，研究方向：輸電線路鋼管桿的設(shè)計、放樣。