铁塔制造基础知识正文.docx
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铁塔制造基础知识正文
铁塔制造基础知识
第一章铁塔概述
第一节基本概念
1.
铁塔
为实现承受某一空中载荷或通讯功能而架设的独立式的钢结构物通称为铁塔。
现在的铁塔一般都采用角钢、钢板部件制做，用螺栓连接组合而成，只是局部采用少量的焊接件（如挂线角钢加强板等），基础座板一般都采用电焊焊接。
塔上部件一般都采用热浸镀锌防腐。
2.
输电线路
输电线路通常是由基础、杆塔（包括拉线）、绝缘子、金具、导线、地线（也称避雷线）和接地装置等部分组成。
3.
铁塔的呼称高度
输电线路铁塔的呼称高度一般是指从地面到铁塔最低导线悬挂点的高度，500KV铁塔到最低导线吊架挂线点处，一般铁塔也可以是到最低导线横担下弦杆的准线处。
4.
多接腿铁塔
受地形地物地段的影响，铁塔的四条腿的高度在标准塔腿高度上进行了全加长、全减短和部分腿加长或部分腿减短。
塔型中出现的这些长短级别不同的接腿称为多接腿铁塔。
5.
档距
两杆塔之间的距离称为两杆塔的档距。
第二节输电线路铁塔分类
1.
按铁塔在线路中的位置和作用分类（重要）
直线塔：
用“Z”表示，直线塔位于线路直线段的中间部分，由于绝缘子串是悬垂式故称悬垂式铁塔。
在一条输电线路中，直线塔占了很大的比重，一般约占全线路铁塔总数的80%左右。
这种塔只有在安装、事故断线和大风工况下承受着不平衡较大张力。
平时只承受导、地线、覆冰、金具、绝缘子串、塔上操作人员（包括工具）和塔的自重等垂直载荷。
直线塔的绝缘子串有单联悬垂、双联悬垂和“V”形悬垂三种。
直线塔总体要比同线路的承力塔较高，塔身坡度较小，塔材较小，节点螺栓较少，塔体较轻。
典型的塔型有：
ZGU51、ZGU52、ZGU53、ZGU54、SZ52、ZB15、ZB24、ZB34、ZB45等。
跨越塔：
跨越塔用“K”表示，跨越塔也是直线塔的一种特殊型，这种塔一般都是成对地设立在江、河的两岸或用来跨越较大的沟谷或跨越铁路、公路及其他级别的中小型电力线路。
通常用于线路出现较大档距或要求跨越段具有较高的安全度，这种塔比一般直线塔要高得多，一般塔高都在50米~250米之间，构造也比较复杂。
塔的重量都在50~200吨左右，这种塔的挂线方式和荷载情况与一般直线塔类似，只是荷载量大了。
典型的塔型有：
SKTY、JK712等。
耐张塔：
耐张塔是承力塔的一种，该塔在线路中把整个较长的直线段分成若干个小的直线段，起着锚固直线段中塔上导、地线的作用，可以限制线路在本塔前后区段安装和检修紧线的不平衡张力和线路事故断线的影响范围。
这种塔的塔身坡度较大，整体高度较矮，部件材料规格较大，节点螺栓用量较多，单塔比直线塔重，绝缘子串呈下斜式，接近水平而不是水平，这种塔在线路中用量较少。
典型的塔型有：
JG系列、JT系列、YJ系列、JK系列是耐张塔的典型塔型。
转角塔：
转角塔用“J”表示，转角塔也是承力塔的一种，转角塔设在线路的转角处。
典型设计中按转角的大小分0°~20°、20°~40°、40°~60°、60°~90°个角度系列。
这种塔除具有与耐张塔相同的特点和作用外，还比耐张塔多了一个侧向永久性张力。
典型的塔型：
JG系列、JT系列、YJ系列、JK系列是转角塔的典型塔型。
终端塔：
终端塔“D”表示，终端兼转角塔用DJ表示。
终端塔也是承力塔的一种，终端塔设立在线路在起、止端点处。
它除了具有与耐张塔、转角塔相同的特点和作用外，还有比耐张塔、转角塔多了一个顺线路方向，向线路侧的单向永久性张力。
典型的塔型有：
110DSN、JGUD等。
换位塔：
换位塔用“H”表示，如果线路较长，转角角度较大而点位较多，为了限制电力系统中的不对称电流和电压，需要变换导线的相序（相位）。
处于导线相序变换位置处的铁塔称为换位塔，这种塔在110KV以下的中小线路中一般不设立。
只有在220KV及其以上的大线路中才设立，但基数并不多，换位方式有单塔换位和双塔换位，500KV线路一般是用一个主塔和两个付塔配合实现换位的。
典型的塔型有：
SHJ。
分歧塔：
分歧塔用“F”表示，如果一条线路同时向两个地区供电，就需要设立分歧塔，分歧塔兼有终端塔和转角塔的受力特点，塔的坡度一般较大，材料也比较大，总体不算高，但比较重。
典型的塔型有：
FJ3。
变电构架：
各种电压等级的变电构架。
立柱用“Z”表示，横梁用“L”
按位置和作用分类的铁塔代号一览表
字母
种类
字母
种类
Z
直线塔
H
换位塔
N
耐张塔
F
分歧塔
J
转角塔
L
拉线塔
D
终端塔
ZJ
直线转角塔
K
跨越塔
2.
按铁塔结构、形状、外型特点分类（重要）
序号
1
2
3
4
5
图形
名称
上字型
叉骨型
猫头型
鱼叉型
V字型
代号
S
C
M
Yn
V
备注
直线型绝缘子串
序号
6
7
8
9
10
图形
名称
三角型
干字型
羊角型
桥型
酒杯型
代号
J
G
Y
Q
B
备注
耐张型绝缘子串
直线型或耐张型绝缘子串
序号
11
12
13
——
——
图形
——
——
名称
门型
鼓型
伞型
——
——
代号
Me
Gu
Sn
——
——
备注
直线型或耐张型绝缘子串
3.
按单腿主材的使用数量分类
单主材铁塔：
单腿截面为1根角钢的铁塔
双主材铁塔：
单腿截面为2根角钢的铁塔
四主材铁塔：
单腿截面为4根角钢的铁塔
多主材的组合情况如下图：
双主材
四主材
4.
按材料分类（供参考，描述从略）
角钢钢板螺栓铁塔：
加工方便成本较低运输方便。
钢管焊接螺栓铁塔：
加工成本较高。
钢管水泥杆塔（管内衬水泥）：
新产品总成本低强度高。
水泥杆和钢结构配合塔：
有前几种的综合特点。
电焊铁塔：
整段或分段电焊的铁塔，无法镀锌，运输困难。
5.
按防腐条件分类（供参考，描述从略）
镀锌防腐铁塔（热浸镀锌）：
我公司现采用的方法。
刷油防腐铁塔：
因铁塔维护成本较高，现已基本停止采用。
6.
按输电线路电流流向分类（供参考，描述从略）
三相交流的线路铁塔：
采用交流输电。
两相直流的线路铁塔：
采用直流输电。
7.
按输电线路电压等级分类
交流输电电压等级：
35KV、66KV、110KV、220KV、330KV、500KV和750KV、1000KV
直流输电电压等级：
±800KV（直流）
8.
按导线回路数分类（供参考，描述从略）
单回路铁塔：
交流为三相导线，直流为两相导线。
双回路铁塔：
交流2×3＝6相导线，直流2×2＝4相导线。
多回路铁塔：
交流n×3＝3n相导线，直流n×2＝2n相导线。
9.
按地线架分类（供参考，描述从略）
无地线架铁塔：
塔头既没有地线架又没有避雷线。
单地线架铁塔：
塔头只设单地线架和一根避雷线，这类铁塔一般只能适用于66KV及其以下电压的中小型输电线路。
双地线架铁塔：
塔顶设有两个地线支架和两根避雷线，这类铁塔一般适用于110KV及其以上电压等级的输电线路。
低地线架铁塔：
地线架的高度取决于地线对导线的保护角，只要保护角能满足规程的要求，地线架尽量不要过高为好。
高地线架铁塔：
由于某些地区的雷电日多，地质导电率差，就要在改善接地装置外还要适当地提高地线架的高度，以配合防雷的要求。
10.
铁塔按单相导线的分裂数分类（供参考，描述从略）
单项一线制铁塔：
每相导线只有一根。
双分裂导线铁塔：
每相导线由两根并列组成。
三分裂导线铁塔：
每相导线由三根排列组成。
四分裂导线铁塔：
每相导线由四根排列组成。
n分裂导线铁塔：
每相导线由n根排列组成。
第三节铁塔的组成与编号
1.
铁塔主要组成
主体部分：
1）头部：
①地线支架、②横担、③上、下曲臂
2）④身部
3）⑤腿部（包括基础）
附属部分：
爬梯、平台、护圈、栏杆、避雷针、吊杆、拉杆、螺栓及垫圈
2.
铁塔分段原则
自上而下，先标准高后其他高，先主体段后附属段。
铁塔零件编号原则
结构图中除螺栓、脚钉、垫圈外，所有构件均应编号
构件编号顺序：
由下向上、由左向右、先主材后其它构件，由正面到侧面，
最后断面。
构件编号宜连续，不宜出现空号和重号。
构件编号应按如下表示方法：
× × × ×
流水号
段号（一位数或两位数）
如：
501表示第5段结构图的1号构件。
1618表示第16段结构图的18号构件。
第二章铁塔制造用钢材
第一节钢材基本知识
1、
钢材基础知识概述
铁塔制造业使用的主要原材料是钢铁型钢，有角钢、钢板、扁钢、圆钢、钢管、槽钢等。
型钢的材质一般为Q235（普通碳素结构钢）、Q345（低合金高强度钢）、35、45号钢等，但随着特高压输电线路项目的实施，Q390、Q420、Q460等高强度钢材将逐渐被普遍采用。
2、
常用型钢的分类
◆角钢
角钢俗称角铁，是两边互相垂直成角形的长条钢材。
角钢有等边角钢和不等边角钢之分。
铁塔制造行业一般采用等边角钢，以下的描述以等边角钢为例子。
等边角钢的第一种描述方法：
用角钢的“肢宽×肢宽×肢边厚”的毫米数表示，如“∠200×200×20”，即表示两个肢宽为200毫米、肢边厚为20毫米的等边角钢，为了简化描述，也写成“∠200×20”，并与其钢号（材质）结合使用。
等边角钢的第二种描述方法：
用型号表示，型号是边宽的厘米数，如∠200×200×20的角钢可以描述为∠20#。
型号不表示同一型号中不同肢边厚度尺寸，而在合同等单据上将角钢的边宽、边厚尺寸填写齐全，避免单独用型号表示。
热轧等边角钢的规格为2#-20#。
显然，第一种方法为我们所采用的，直接、简洁、明了。
◆钢板
薄钢板——厚度≤4毫米的钢板
厚钢板——厚度>4毫米的钢板。
可分为中板（厚度大于4mm小于20mm）、厚板（厚度大于20mm小于60mm）、特厚板（厚度大于60mm）
◆圆钢
圆钢是指截面为圆形的实心长条钢材。
其规格以直径的毫米数表示，如“Φ50”即表示直径为50mm的圆钢。
圆钢分为热轧、锻制和冷拉三种。
热轧圆钢的规格为毫米。
其中：
毫米的小圆钢大多以直条成捆供应，常用作钢筋、螺栓及各种机械零件；大于25毫米的圆钢，主要用于制造机械零件或作无缝钢管坯。
◆槽钢
槽钢是截面为凹槽形的长条钢材。
其规格表示方法，如120*53*5，表示腰高为120毫米，腿宽为53毫米的槽钢，腰厚为5毫米的槽钢，或称12#槽钢。
腰高相同，如有几种不同的腿宽和腰厚也需在型号右边加a、b、c予以区别，如25a#、25b#、25c#等。
槽钢分普通槽钢和轻型槽钢。
热轧普通槽钢的规格为5-40#。
经供需双方协议供应的热轧变通槽钢规格为#。
第二节铁塔制造常用型钢的图例
序号
名称
标注
简图
说明
铁塔制造用材料的常用规格
1
等边角钢
∠b×d
b为肢宽
d为肢厚
∠40×3～∠200×24
2
钢板
―t
t为厚度
—２～—60
3
槽钢
[N
N为槽钢型号
[5 ～ [20
4
扁钢
―b×t
b为宽度t为厚度
—4×40 ～ —6×60
5
圆钢
φd
d表示圆钢直径
φ12 ～ φ60
第三节各类型钢在铁塔制造上的应用情况
型钢名称
应用情况举例
等边角钢
主材、包钢、斜材、腹材、挂线角钢、基础角钢
钢板
塔脚、连接板、挂线板、休息平台
槽钢
走道、爬梯
扁钢
休息平台、爬梯护笼、接地线、撑脚
圆钢
爬梯、断面拉筋、地脚螺栓、基础钢筋、拉线棒、U型环
第四节钢材的重量
1
钢材的理论重量
一定规格钢材单位长度或面积的钢材的重量称之为该规格钢材的单位长度理论重量。
角钢、槽钢、钢管、扁钢等通常以每1米长度的理论重量作为参考理论重量，钢板按每平方米的面积的理论重量作为参考理论重量。
实物的理论重量按实际长度X单位长度理论重量或实际面积X单位面积理论重量进行计算。
2
钢材的实际重量
指钢材的实际称重重量，称之为实际重量。
3
理论重量与实际重量之间的联系及实际应用
钢材在轧制过程中都会出现尺寸偏差，通常情况下，生产厂家都将其偏差控制为国家标准允许的负偏差之内，也有控制措施不好，成为正偏差的。
所以实际重量与理论重量之间存在一定的差值。
为方便结算，设计单位都以理论重量为依据进行重量统计，铁塔制造厂通常以理论重量作为合同结算依据。
第五节钢的牌号
1、
钢的牌号
简称钢号，是对每一种具体钢产品所取的名称，是人们了解钢的一种共同语言。
我国的钢号表示方法，根据国家标准《钢铁产品牌号表示方法》（GB221）中规定，采用汉语拼音字母、化学元素符号和阿拉伯数字相结合的方法表示。
在我们的行业中，更为习惯的称呼为“材质”，以下仅以铁塔制造常用的典型号展开描述。
2、
典型钢号及其表示方法
◆碳素结构钢（执行标准：
GB700-88）
由Q+数字+质量等级符号+脱氧方法符号组成。
它的钢号冠以“Q”，代表钢材的屈服点，后面的数字表示屈服点数值，单位是Mpa，。
典型钢号如，表示屈服点（σs）为235Mpa，质量等级为A级、脱氧方法为沸腾钢的碳素结构钢。
必要时钢号后面可标出表示质量等级和脱氧方法的符号。
质量等级符号分别为A、B、C、D。
脱氧方法符号：
F表示沸腾钢；b表示半镇静钢：
Z表示镇静钢；TZ表示特殊镇静钢，镇静钢可不标符号，即Z和TZ都可不标。
◆低合金高强度结构钢（执行标准：
GB/T1591-1994）
由Q+数字+质量等级符号组成。
它的钢号冠以“Q”，代表钢材的屈服点，后面的数字表示屈服点数值，单位是Mpa，质量等级符号为A、B、C、D、E。
典型钢号如Q345A，表示屈服点（σs）为275—345Mpa，质量等级A级的低合金高强度钢。
◆优质碳素结构钢
典型钢号为35#：
圆钢类，一般用于地脚螺栓加工。
典型钢号为45#：
圆钢类，一般用于高强度螺栓加工。
3、
即将在特高压输电线路铁塔制造时使用的钢号
Q390、Q420、Q460：
其钢号的表示方法同Q345，都属于低合金高强度结构钢，作为一种新型钢号，与其有关的焊接性能研究及工艺评定正在进行。
中国目前已经投入运行的750KV官兰输电线路大量使用了上述钢号，2008年北京奥运会的主场馆——“鸟巢”全部采用了Q460、南京长江特大桥也将全部采用Q420。
2006年4月21日，国家电网公司基建部正式在北京主持召开了Q420高强钢焊接及热加工技术工作会，参加会议的有特高压办公室、国家电力建设研究所、各大电力设计院、钢厂、铁塔厂。
本次会议上，明确了Q420高强钢在铁塔制造上应用需要解决的关键技术，要求国家电力建设研究所主持进行焊接工艺评定和编写作业指导书。
Q420高强钢在铁塔制造上的应用，已经离我们很近了。
第六节钢材使用前需要进行的检验项目
1.
正式加工前的检查项目（质量技术部和供应部负责）
数量、外观、基本尺寸、原始材质证书的检查
实际数量必须与送货单相符合。
外观必须满足国家标准规定的规定和公司制定的《铁塔产品检验规程》对原材料部分的检查项目规定。
基本尺寸必须符合标准。
角钢检查肢宽、厚度，钢板检查厚度。
随货提供原始材质证书，检查其描述的生产厂家、规格、炉批号是否与实物、送货单一致，并且检查是否盖有供应商的红章。
化学成分分析实验和机械性能试验（质量技术部负责）
化学成分分析实验是通过化学实验的方法，确定钢材的五大元素：
C、S、Si、Mn、P的含量是否在国家标准允许的范围内。
机械性能试验是通过力学试验的方法，对钢材的抗拉强度、屈服强度、伸长率、、冲击功、弯曲试验等力学性能和工艺性能进行复核试验。
2.
正式加工时的检查项目（生产车间和供应部负责）
数量确认
生产车间领料人员与库房之间对核准领用数量和实际发料数量进行核对。
外观检查
生产车间领料人员和下了人员对钢材的外观进行检查，以确定其是否可以投入使用。
有问题的钢材，生产车间应及时与库房发料人员进行联系退换。
规格复查
生产车间领料人员和下了人员对钢材的规格进行抽查，以确定其是否可以投入使用。
有问题的钢材，生产车间应及时与库房发料人员进行联系退换。
3.
外观检查和规格复查的依据
角钢：
按照GB709-88《热轧等边角钢尺寸、外形、重量及允许偏差》
钢板：
按照GB9787-88《热轧钢板和钢带的尺寸、外形、重量及允许偏差》
相关的检查方法及偏差，在《铁塔产品检验规程》中做了详细的描述，摘录如下：
序
号
检查项目及允许偏差
检查要求/检查示意图
检查方法/器具
项目
允许偏差
名称
规格
1
钢
材
外
观
外
观
——
1、表面不得有裂纹、折叠、结疤、夹杂和重皮。
2、表面有锈蚀、麻点、划痕时，其深度不得大于该钢材厚度负允许偏差的1/2，且累计误差在负允许偏差内。
3、弯曲度：
角钢的弯曲度不大于4L/1000。
4、扭转：
角钢不得有明显的扭转。
5、角钢不得有明显的圆背现象。
6、用作外包钢的角钢，两个肢边不得有超过1mm及以上的厚度偏差。
1、2、4项目测；
3项目测结合量具测量
3项的测量方法按本规程“型钢及钢板平面内挠曲”的方法
厚
度
角钢按表1
钢板按表2
游标卡尺
150/
肢
宽
角钢按表1
游标卡尺
300/
2
材质
与规定使用的材质一致
1、Q235标识颜色“红色”、Q345标识颜色“白色”
2、如发生材质混淆，采用材质检测仪器进行鉴别。
观察识别，如不能分辨时用材质
检测仪
——
等边角钢的边宽b、边厚度d尺寸允许偏差
表2（本表摘自GB9787-88）
规格型号
允许偏差（mm）
边宽b
边厚度d
L20-L56
±
±
L63-L90
±
±
L100-L140
±
±
L160-L200
±
±
钢板的厚度d尺寸允许偏差
表3（本表摘自GB709-88，按普通轧制精度）
公称厚度（mm）
允许偏差（mm）
公称厚度（mm）
允许偏差（mm）
±
>13-25
±
>25-30
±
>30-34
+
>34-40
+
>40-50
>
第七节典型的钢材外观缺陷
1.
不等边:
角钢两肢宽度不等，且超过标准范围。
2.
结疤：
钢材表面上的疤状金属薄块。
3.
裂缝（裂纹、拉裂）：
顺轧制方向出现在钢材表面上的线形开裂。
4.
表面夹杂：
暴露在钢材表面上的非金属物称为表面夹杂。
5.
折迭：
钢材表面沿长度方向出现的金属重迭现象。
6.
麻点（麻面、麻坑）：
钢材表面呈现凹凸不平的粗糙面称为麻点。
7.
凹坑：
型钢表面的局部凹陷称凹坑。
8.
园背：
角钢的筋背为一圆弧（应为直角）。
9.
扭曲：
角钢的筋背线成曲线形。
第八节铁塔制造过程中使用到的其他材料
1、
焊条、焊丝
焊条：
一般作为点焊使用和小批量的焊接使用，普遍使用的型号是E4303、E5016；焊丝：
是CO2气体保护焊时使用的焊接材料，对焊接Q235和Q345而言，使用的牌号是ER50-6，直径。
2.
锌锭
对于等级的规定在新标准中采用的是锌的纯度值，不是很好记。
一般情况下，我们采用简单的识别方式，即是老标准中规定0#、1#、2#锌。
3.
盐酸
盐酸的用途是铁塔部件除锈，新外购盐酸的浓度一般大于31%才确认为合格。
4.
氯化铵
氯化铵主要是用于助镀剂的配置。
5.
烧碱
烧碱溶液的用途是辅助铁塔部件的除油脂。
6.
螺栓
铁塔部件连接使用的辅助材料，一般使用的是粗制普通高强度螺栓，等级为、、或更高级别。
有普通螺栓和防盗螺栓两种，其中防盗螺栓因生产厂家和防盗装置的不同，目前有很多种形式。
螺栓等级越高，强度越大。
普通单帽螺栓
塔体上一般联接部位使用，一栓一帽。
普通双帽螺栓
一般使用在挂线位置的挂线板、挂线角钢与关联部件的联接处使用，一栓两帽。
防盗螺栓
铁塔腿部自塔脚往上规定垂直高度范围内使用，主要起防拆卸作用。
安装高度范围根据设计和业主要求，根据产品的安装说明书进行安装。
其它螺栓
作为爬梯定位使用的弯钩螺栓、脚钉等。
第三章铁塔制造设备
1、
搬运设备：
行车、塔式起重机、龙门吊、汽车起重机、叉车、简易推车、载重汽车
2、
下料设备：
剪板机、半自动火焰切割机、自动火焰切割机、冲床、带自动剪切功能的数控生产线、锯床
3、
制孔设备：
冲床、钻床、火焰切割机、数控自动生产线
4、
焊接设备：
交直流焊机、CO2焊机
5、
成型设备：
四柱压力机、冲床、摩擦压力机
6、
其他专用设备：
坡口机、铣床、车床、刨床
7、
镀锌设备：
现代的镀锌设备一般以成套镀锌生产线的方式提供，其核心设备为加热（保温）装置及自动控制系统、锌锅、环保系统。
8、
检测设备：
化学成分分析设备、机械性能试验设备、长度类计量器具、监控类计量器具（压力表、电表）、称重类计量器具以及其他辅助计量器具（锌层测厚仪）。
第四章铁塔制造工艺
第一节工艺的基本概念
1、
什么是工艺
企业为满足社会需求，力求以最低的成本，成功地生产出用户满意优质产品的方法与手段。
2、
工艺工作的
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