【擴大鋁應用（116）】鋁材可在輸電桿塔中大顯身手
2023年06月20日 9:57 23715次瀏覽 來源： 中國有色金屬報 分類： 鋁資訊 作者： 王祝堂
目前，我國的輸電桿塔大部分是用鋼材制造的，用了約200多年，但鐵桿塔不足之處是密度大，重且運輸不方便，特別是在山區、高原地區，運輸、安裝、維護都很費勁，還必須定期維護，否則就會銹跡斑斑，甚至損壞。但若是將其用的鋼材換成鋁材就不一樣了。過去擔心鋁材的強度不高，現在用超高強度鋁合金制造完全不成問題。這種合金有足夠高的強度，用于制造輸配電桿塔綽綽有余，完全能夠勝任。
中國電力科學研究院（以下簡稱電科院）牽頭承擔的國家電網公司總部管理科技項目“高強鋁合金輸電桿塔設計加工技術及標準化研究”通過驗收。常規輸電鐵塔采用鋼材制造，必須熱鍍鋅，以防腐蝕，但鍍鋅對環境不利，同時使用時間長了，鍍鋅層會脫落，且在崎嶇山區架設鐵塔，搬運材料實屬不易。
于是，該項目組探索采用高強鋁合金材料替代傳統鋼材，開展了高強鋁合金材料在輸電桿塔中應用的技術研發，形成了高強鋁合金桿塔原材料，實現了塔材加工免鍍鋅、質量減輕近45%。
該項目成果已于2022年12月通過驗收，可用于鋁合金輸電桿塔的材料選型、結構設計和產品加工。
中國科學院輸配電工程研究所利用項目研究成果，開展了中國首基自立式鋁合金桿塔的真型試驗。試驗塔應用了7A21和7A41高強的鋁合金材料，并采用電科院新研發的新型YT截面型材。試驗塔布置了60個應變測點和12個位移觀測點，全程對鋁合金塔的重要構件、節點和整體變形進行應變測量和位移觀測。試驗共有6個工況，并進行90°大風工況的超載試驗。試驗成功驗證了高強鋁合金桿塔的設計方法和加工工藝的合理性。
中科院等項目研究組探索了高強鋁合金材料在輸電自立式桿塔中應用的全新路線，提出了解決山區塔材運輸、鍍鋅污染和防腐維護問題的新方案，推動了桿塔行業在新材料研發、設計、科研、加工、施工方面的技術進步。
7A21和7A41合金是中國牌號合金，其原始合金為7021及7041，也就是說7A21的成分和性能與7021合金的相當，7A41合金的成分和性能與7041合金的相當。7021是Al-Zn-Mg系合金，7041為Al-Zn-Mg-Cu系合金，按鋁工業的習慣，宜把它們稱為超強度合金，而不宜稱為高強度鋁合金。7021合金是一種美國合金，1976年在美國鋁業協會公司注冊，其標定成分（質量%）：Si0.25，Fe0.40，Cu0.25，Mn0.10，Mg（1.2～1.8），Cr0.05，Zn（5.0～6.0），Ti0.10，Zr（0.08～0.18），其它雜質單個0.05、合金0.15，其余Al。7041合金是一種法國合金，2008年在美國鋁業協會公司注冊，其標定成分（質量%）：Si0.15，Fe0.25，Cu（0.40～0.9），Mn0.04，Mg（1.5～2.3），Cr 0.04，Zn（5.7～6.7），Ti0.06，Zr（0.05～0.12)，其它雜質單個0.05、合計0.15，其余Al。這是一個很干凈的合金，雜質Si、Fe的含量很低。
今年1月12日，高385米的世界最高輸電鐵塔在江蘇順利封頂。該鐵塔是泰州鳳城至無錫梅里500千伏輸電線路工程的重要組成部分，工程建成后，每年可將約289億千瓦時的清潔電能從長江北岸送往長江南岸，滿足約800萬戶家庭的日常用電需求。
責任編輯：王慧
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