автореферат диссертации по строительству, 05.23.01, диссертация на тему:Оцинкованные опоры линий электропередачи с гарантированными показателями долговечности

« МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ УКРАИНЫ ^ ДОНБАССКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ .ГСТРОИТЕЛЬСТВА И АРХИТЕКТУРЫ

На правах рукописи

БАКАЕВ Сергей Николаевич

ОЦИНКОВАННЫЕ ОПОРЫ ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ С ГАРАНТИРОВАННЫМИ ПОКАЗАТЕЛЯМИ ДОЛГОВЕЧНОСТИ

Специальность 05.23,01 - Строительные конструкции,

здания и сооружения

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Макеевка-1996

Диссертацией является рукопись.

Работа выполнена на кафедре "Металлические конструкции" Донбасской государственной академии строительства и архитектуры.

Научные руководители: академик АИН Украины, доктор

Официальные оппоненты: заслуженный деятель науки и техни-

Ведущая организация: НШ энергетики - УНПО "Энергопрог-

Защита диссертации состоится 27 июня 1996 г. в 11 часов на заседании специализированного совета К 27.01.02 в Донбасской государственной академии строительства и архитектуры по адресу: 339023, Донецкая обл., г. Макеевка, ул. Державина, 2.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Донбасской государственной академии строительства и архитектуры.

Автореферат разослан мая 1996 г.

И.О. ученого секретаря

технических наук, профессор ГОРОХОВ Евгений Васильевич; кандидат технических наук, доцент ШАПОВАЛОВ Сергей Николаевич.

ки Украины, доктор технических наук, профессор

СИЛЬВЕСТРОВ Анатолий Васильевич; академик АС Украины, кандидат технических наук, старший научный сотрудник ЧЕРНЫШЕВ Юрий Петрович.

ресс", г. Киев.

специализированного совета доктор техн. наук, профессор

Матвиенко

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. При проектировании и эксплуатации металлических конструкций опор ВЛ одной из основных задач является обеспечение их надежности в течение всего срока службы. В энергосистемах Украины в настоящее время эксплуатируются около 40 тысяч километров воздушных линий электропередачи на металлических опорах,, общая масса которых достигает 600 тысяч тонн. Причем они установлены и эксплуатируются в климатических районах с различными температурно-влажностными и аэрохимическими характеристиками.

Особенностью оцинкованных опор является их высокая атмо-сферостойкость. Физико-химические свойства цинка, относительная простота технологии и оборудования для нанесения цинковых покрытий позволяет применять их для защиты металлоизделий от коррозии.

Однако, практика эксплуатации оцинкованных опор в агрессивных средах показала, что отказ элементов конструкций наступает раньше нормативного срока службы. Это объясняется тем, что при проектировании назначение толщины цинковых покрытий производится без учета условий эксплуатации. В существующих нормативных документах указывается, что толщина защитного покрытия должна быть не менее 80 мкм. Отсутствуют исследования долговечности оцинкованных опор ВЛ, ограничены отечественные и зарубежные данные о величине и закономерностях коррозионного износа цинковых покрытий.

В настоящее время в Украине существует единственный завод-изготовитель оцинкованных высоковольтных опор, который активно участвует в международных тендерных торгах. Для обеспе-

чения конкурентной способности изготавливаемых на заводе конструкций необходимо гарантировать заказчику требуемые показатели надежности и долговечности при оптимальных затратах.

Достижение требуемой долговечности металлоконструкций опор ВЛ возможно лишь в том случае, если на стадии проектирования линии будет учитываться коррозионный износ конструкции в зависимости от ее напряженно-деформированного состояния, а защитные покрытия будут подбираться с учетом агрессивности среды и требуемого срока эксплуатации.

Все это позволяет гарантировать высокую надежность металлоконструкций в течение заданного срока эксплуатации, исключить необходимость регулярных технических освидетельствований и реконструкцию опор, получить экономию материальных и трудовых ресурсов.

Диссертационная работа выполнена на кафедре "Металлические конструкции" Донбасской государственной академии строительства и архитектуры в рамках научно-технических работ, выполняемых по заказу Минэнерго Украины и отраслевой научно-технической программы 0.55.01.121 "Разработать и внедрить прогрессивные способы строительного обеспечения реконструкции и технического перевооружения промышленных предприятий, сокращающие сроки ввода мощностей, стоимости строительно-монтажных работ за счет максимального использования конструкций эксплуатируемых зданий и сооружений".

Цель и задачи работы. Целью диссертации является совершенствование расчетно-экспериментальных методов обеспечения гарантированных показателей долговечности стальных опор ВЛ с цинковыми покрытиями для различных агрессивных сред при проек-

тировании, изготовлении и эксплуатации.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

- провести натурные исследования оцинкованных стальных опор ВЛ и установить основные повреждения, снижающие их надежность и долговечность;

- выполнить комплексные коррозионные испытания с целью установления кинетики коррозионного разрушения цинковых покрытий, определить влияние напряженно-деформированного состояния на их коррозионную стойкость;

- разработать технологию цинкования элементов опор, позволяющую получать покрытия различной толщины и обеспечивающую качество в соответствии с требованиями международных стандартов;

- создать методику и программу расчета рациональных толщин цинковых покрытий с учетом агрессивности среды, напряженно- деформированного состояния, технологии изготовления при обеспечении гарантированных показателей долговечности;

- провести численные исследования по выбору оптимальных вариантов защитных покрытий для опор башенного типа;

- на основе технико-экономического анализа сравнить болтовые и сварные опоры с учетом стоимости изготовления, монтажа и эксплуатации.

Научная новизна работы:

- впервые предложена методика дифференцированного определения толщины защитных цинковых покрытий элементов опор с учетом напряженно-деформированного состояния и агрессивности эксплуатационной среды, обеспечивающая требуемую долговечность и

экономичность;

- экспериментально установлены и теоретически обоснованы коэффициенты влияния напряженно-деформированного состояния элементов конструкций на скорость коррозии цинковых покрытий;

- предложена технология горячего цинкования стальных конструкций опор ВЛ, позволяющая получать покрытия различной толщины при обеспечении требований международных стандартов;

- методами численных исследований доказана экономическая эффективность использования болтовых опор для высоковольтных линий электропередачи.

На защиту выносятся:

- результаты натурных исследований технического состояния оцинкованных стальных опор ВЛ;

- экспериментальные зависимости и показатели коррозионной стойкости цинковых покрытий, полученные при натурных и ускоренных испытаниях в различных типах атмосферы;

- методика дифференцированного назначения толщины защитных цинковых покрытий при проектировании опор с учетом напряженно- деформированного состояния, агрессивности среды и срока службы конструкции;

- результаты коррозионно-механических и металлографических исследований крепежных изделий опор ВЛ;

- технико-экономический анализ стальных опор с болтовыми и сварными соединениями с учетом изготовления, монтажа и эксплуатации.

Практическая ценность работы. Проведенные комплексные исследования позволяют проектировать конструкции опор ВЛ с требуемыми показателями надежности и долговечности при опти-

мальных затратах на изготовление и эксплуатацию.

Внедрение результатов исследований. Материалы исследований вошли в нормативный документ "Металлические и железобетонные опоры воздушных линий электропередачи напряжением 35 кВ и выше. Методические указания по оценке технического состояния и перерасчету", рекомендованные для использования в Минэнерго Украины с 1 января 1996 года.

Разработанная технология цинкования, позволяющая дифференцированно получать толщины цинковых покрытий в зависимости от напряженно-деформированного состояния конструкции, срока службы и агрессивности эксплуатационной среды, внедрена при изготовлении конструкций на ОАО "Донецкий завод высоковольтных опор".

Созданная методика прогнозирования коррозионного износа оцинкованных опор ВЛ внедрена в проектно-изыскательском и научно-исследовательском ОАО "Укрэнергосетьпроект" и позволила выполнить технико-экономический анализ и дать оценку эффективности применения сварных окрашиваемых и болтовых цинкуемых опор ВЛ для условий Украины.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на международной конференции "Студент и прогресс строительной индустрии" в г.Москве в 1990 году, на II 1-й Международной научной конференции "Материалы для строительных конструкций" 8-10 июня 1994 г. в г.Днепропетровске, на заседании Международного научного семинара "Методические вопросы исследования надежности больших систем энергетики", в г. Киеве в 1995 году.

Публикации. По теме диссертации опубликовано шесть печат-

ных работ, отражающих ее основное содержание.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных результатов и выводов, списка литературы и приложений.

Работа изложена на 218 страницах, в том числе 108 страниц основного текста, 30 таблиц, 49 рисунков, 143 наименования литературы, 42 страницы приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Важную роль в решении задачи повышения срока службы металлических опор ВЛ играет правильный выбор систем защитных покрытий с учетом агрессивности среды, заданного срока службы, что позволяет увеличить долговечность стальных конструкций и является одним из эффективных путей снижения потерь металла от коррозии.

Вопросы создания надежных конструкций опор ВЛ с высокими технико-экономическими показателями исследованы в работах Глазунова A.A., Трофимова В.И., Бухарина Е.Ы., Сильвестрова A.B., Курносова А.И., Крюкова К.П.

Исследованию долговечности металлоконструкций в агрессивных средах посвящены работы Кикина А.И., Беленя Е.И., Вольбер-га Ю.Л., Голубева А.И., Горохова Е.В.

Для оцинкованных опор ВЛ в силу их специфичности требуются дополнительные разработки.

Исходной базой для создания рациональных конструкций яв-

ляется достоверная оценка ж технического состояния и эксплуатационных качеств.

Для оценки технического состояния стальных оцинкованных опор проведены натурные обследования 380 опор различных классов напряжений в электрических сетях ГАЗК "Донецкоблэнерго".

В результате установлен характер эксплуатационных повреждений, произведен количественный анализ показателей коррозионного износа оцинкованных конструкций в условиях длительной эксплуатации, выявлены значимые факторы, влияющие на надежность и долговечность стальных опор ВЛ.

Преждевременное разрушение цинкового покрытия и коррозия металла - основная причина снижения срока службы стальных опор ВЛ. Для данного типа сооружений фактор агрессивности среды определяет их долговечность.

С целью исследования кинетики коррозионного разрушения цинкового покрытия проведены ускоренные испытания. Варьировались - толщина цинкового покрытия и агрессивность среды. Анализ результатов позволяет заключить: материальные потери от коррозии хорошо описываются линейной функцией. Получены математические модели коррозионного износа для исследуемых толщин цинковых покрытий и типов атмосферы.

Для получения количественной оценки протекания коррозии проведены натурные испытания образцов из оцинкованной малоуглеродистой стали в различных аэрохимических типах атмосферы в умеренно-влажном регионе (продолжительность увлажнения поверхности металла 3000-3600 ч/год). Испытания проходили в течение трех лет. Образцы размещались на опорах в специальных кассетах. Всего было размещено 648 образцов. В результате испытаний

получены и рекомендованы скорости коррозии цинка для прогнозирования долговечности (табл. 1).

Таблица 1

Рекомендуемые скорости коррозии цинковых покрытий

Тип атмосферы Скорость коррозии, мкм/год

Сельская 0,5 -г- 1,5

Приморская 1,5 + 2,5

Городская 2,5 * 4

Промышленная 4 + 6

Болтовые соединения для оцинкованных опор являются основными, поэтому в работе проведено их исследование по следующим направлениям:

- изучение коррозионной стойкости крепежных изделий с различными способами оцинковки;

- металлографические исследования;

- влияние оцинковки и коррозии на механические свойства болтов.

В настоящее время нанесение защитных покрытий на крепежные изделия, применяемые при сборке опор ВЛ, проводится методом горячего цинкования. Однако, при этом методе не обеспечивается свинчивание винтовой пары, так как слой цинка, располагаясь на поверхности изделия, увеличивает его геометрические размеры.

Применение последующей механической обработки для обеспечения свинчиваемости нарушает сплошность покрытия, увеличивает

трудоемкость и себестоимость их изготовления.

Для обеспечения свинчиваемости винтовой пары, повышения надежности и долговечности резьбовых соединений целесообразно использование диффузионного метода нанесения цинкового покрытия. Данный метод обеспечивает получение антикоррозионного слоя заданной толщины (по требованию заказчика) и свинчивае-мость резьбовой.пары, так как цинк диффундирует в поверхность изделия, образуя антикоррозионный слой, не изменяя существенно размеров резьбы. Диффузионные цинковые покрытия практически беспористы, имеют высокую твердость и значительную прочность сцепления с металлом основы. Они предотвращают наводораживание стали, имеют равномерную толщину по всей поверхности болтового соединения. Все это повышает монтажно-эксплуатационные свойства крепежа. Покрытия отвечают требованиям международных стандартов, что позволяет использовать их для деталей, изготавливаемых на экспорт.

Однако технология цинкования крепежных изделий диффузионным способом разработана совсем недавно, поэтому возникла необходимость провести сравнительную оценку коррозионной стойкости болтов с диффузионными и с горячеоцинкованными покрытиями. Проведены ускоренные испытания крепежных изделий, покрытых цинком двумя способами: горячим и диффузионным.

Испытания проводились в камерах агрессивных сред в течение 1680 часов. Установлено, что скорость коррозионного разрушения цинка в моделируемых средах для образцов с диффузионным покрытием в 1,5+2 раза меньше, чем для образцов с покрытием, нанесенным методом горячего цинкования.

Для дополнительной оценки результатов ускоренных испыта-

- 1<С. -

ний проведены металлографические исследования болтов до и после коррозионных испытаний на электронном микроскопе "Нео-фот-21". Коррозионная стойкость покрытия, полученного диффузионным цинкованием, может быть объяснена более высокой стойкостью б-фазы, непосредственно контактирующей со средой испытаний, в то время как в горячеоцинкованном изделии со средой испытаний контактируют менее коррозионностойкие и п-фазы.

При изучении микрошлифов, изготовленных из болтов без покрытия и болтов с цинковыми покрытиями, установлено, что ни горячее, ни диффузионное цинкование не оказывает большого влияния на изменение микроструктуры стали.

Проведены механические испытания болтов на универсальной испытательной машине УШ-50. Получено, что в результате кратковременной термической обработки, которая происходит при цинковании, наблюдается незначительное снижение прочности материала болтов в пределах 1,2+1,9%. Относительное удлинение увеличилось на 252 за счет снятия внутренних напряжений, которые возникают при холодной высадке болтов.

Особенностью работы опор ВЛ является разный уровень напряжений в элементах конструкции, обусловленный характером действующих внешних нагрузок. При обследовании оцинкованных опор выявлено различное протекание коррозии для элементов конструкции с разными уровнями напряжения. В связи с этим изучено влияние напряженно-деформированного состояния элементов опор ВЛ на защитную способность цинковых покрытий.

Для этого использовались специальные кассеты, в которых выполнялось нагружение образцов при постоянной осевой нагрузке в камерах агрессивных сред.

Напряжения контролировались при помощи прибора ИДЦ-1 и тензодатчиков. Уровень напряжений составлял 0,3; 0,5; 0,?; 0,9 от расчетного сопротивления испытываемой стали. В результате испытаний получены выборки скоростей коррозии цинкового покрытия при указанных напряжениях. Математическая обработка результатов проводилась с помощью критерия Фишера. Степень влияния напряженно-деформированного состояния на скорость коррозии цинкового покрытия характеризуется безразмерным параметром, который определяется по формуле:

г, н у 1

где Ухп - средняя скорость коррозии напряженных элементов, г/м2-год; Уг0 - средняя скорость коррозии эталонных образцов без напряжения, г/м2-год.

В результате получены коэффициенты надежности цинкового покрытия Гц, зависящие от уровня напряжений (табл.2).

Проведенные испытания показали - фактор влияния постоянной осевой нагрузки на скорость коррозии является значимым только начиная с напряжений 0,31?. Это напряжение является пороговым, скорость коррозии при большем значении напряжения возрастает пропорционально его росту.

Проведены механические испытания стальных образцов на установке "АЛА-ТОО", цель которых - определить влияние процесса оцинковки, напряженного состояния и коррозии на механические свойства стали. Выявлено снижение временного сопротивления у образцов после горячего цинкования на 3*4%. У оцинкованных образцов, прошедших коррозионное испытание под напряжением, снижение временного сопротивления составило 10%, при этом умень-

шается предел текучести на 5% и уменьшается протяженность площадки текучести.

Таблица 2

Экспериментальные коэффициенты надежности цинкового покрытия

Уровень напряжений Гц

0 < 6 < 0,31? 1

0,31? < б < 0,51? 1,15

0,5Н < 6 4 0,7Я 1.3

0,71? < б < 0,91? 1,45

б > 0,91? 1,60

На основании проведенных исследований создана методика дифференцированного назначения толщины цинковых покрытий лри проектировании опор ВЛ с учетом напряженно-деформированного состояния, агрессивности среды и срока службы конструкции.

Статический расчет конструкции опоры производился методом конечного элемента с использованием вычислительного комплекса "Лира" для четырех загружений. Расчетные нагрузки определялись для двух нормальных и двух аварийных режимов работы ВЛ согласно Правилам устройства электроустановок. Подбор сечений конструктивных элементов производился в соответствии с требованиями СНиП I1-23-81* по существующим программам.

Определение толщины цинкового покрытия проводилось по

трем вариантам с учетом условий эксплуатации и требований заказчика:

1) принимается условие отсутствия коррозии основного металла, требуемая толщина определяется с учетом коррозии лишь цинкового покрытия;

2) допускается коррозия основного металла до потери элементом несущей способности;

3) допускается коррозия основного металла с учетом напряженно-деформированного состояния, но не более 20X.

В первом варианте толщина цинкового покрытия определяется по формуле:

Ь - Гц * * гСл, (2)

где Тц - коэффициент надежности цинкового покрытия; уц -скорость коррозии цинкового покрытия в зависимости от конструктивной форш, угла наклона и высотного положения элементов конструкции, г/м2*год; гСл - заданный срок службы, год.

Во втором и третьем вариантах сначала выполняется количественная оценка долговечности каждого незащищенного цинком элемента конструкции с учетом коррозионных потерь и степени его напряженности в рамках расчета по методу предельных состояний. При этом для заданных условий эксплуатации, срока службы и принятой математической модели коррозионного процесса, с помощью итерационных процедур устанавливается время достижения элементом предельного состояния, когда напряжение превышает расчетное сопротивление.

Толщина цинкового покрытия вычисляется по формуле:

t - тц * уц * (гсл - Гст), (3)

где хСт - срок службы незащищенного элемента до отказа по пер-

вому предельному состоянию, год (II вариант) или до 20% корро-зионого износа площади поперечного сечения элемента (III вариант) .

После назначения толщин цинкового покрытия элементов конструкции вычисляется расход цинка на опору:

М - £ Мь (4)

где М1 - расход цинка на элемент:

М1 - I * рц * Бь (5)

где I - расчетная дифференцированная толщина цинкового покрытия, в зависимости от НДС, определяемая по формулам (2), (3), мкм; рц - плотность цинка, 7,13 г/(м2*мкм); - площадь поверхности элемента, м2.

Определение стоимости оцинковки производится с учетом стоимости цинка и производства работ по оцинковке.

Численные исследования по предложенной методике выполнены для промежуточной опоры башенного типа ВЛ 330 кВ ПЗЗО-З (рис.1).

В результате получены дифференцированные толщины цинковых покрытий для различных типов атмосферы, позволяющие гарантировать заданный срок службы конструкции, в данном случае 50 лет.

Анализ технико-экономических показателей цинкования позволил установить, что для слабоагрессивных сред расход цинка можно сократить вдвое, а увеличение на 18% расхода цинка для промышленной атмосферы позволяет обеспечить пятидесятилетний срок службы конструкций при отсутствии эксплуатационных затрат на восстановление защитного покрытия (табл. 3).

<

Л

1-1

Рис. 1. Промежуточная опора башенного типа ВЛ 330 кВ.

Таблица 3

Технико-экономические показатели цинкования

Показатели • Эксплуатационные среды

сельская 1 | городская | промышленная приморская

I ВАРИАНТ

Расход цинка на опору, кг 113,315 1 ! | 385,901 1 1 519,695 221,217

Стоимость цинка в млн. крб. 23,456 1 1 | 79,882 ! 1 107,577 45,792

II ВАРИАНТ

Расход цинка на опору, кг 96,164 1 1 | 165,905 1 1 235,266 121,081

Стоимость цинка в млн. крб. 19,906 1 ! | 34,342 1 1 48,700 25,064

III ВАРИ АНТ

Расход цинка на опору, кг 96,164 1 1 | 168,307 1 1 350,780 121,081

Стоимость цинка в млн. крб. 19,906 1 1 | 34,342 1 1 72,612 25,064

Однако существующая технология цинкования, опирающаяся на

устаревший отраслевой стандарт, не позволяет варьировать толщиной в широких пределах. В диссертационной работе разработана новая технология цинкования, позволившая получать различные толщины при обеспечении качества в соответствии с международными стандартами.

Помимо ныне применяемой химобработки, для получения боль-

пш толщин рекомендуется механическая подготовка поверхности. Предложены три различных по стоимости и эффективности способа флюсования. Вместо сушки в естественных условиях после флюсования предложена камерная сушка элементов конструкции при температуре 150+200°С, для получения малых толщин и для предотвращения наводораживания стали. С целью улучшения антикоррозионных свойств,- пластичности и сцепления со сталью цинковых покрытий предложена термическая обработка при температуре, близкой к температуре цинкования. Даны также рекомендации по химсоставу стали, составу ванны цинкования, по технологическим параметрам, которые позволяют варьировать толщиной покрытия в широких пределах.

Новая технология внедрена на ОАО "Донецкий завод высоковольтных опор" без дополнительных площадей, с минимальными затратами на дополнительное оборудование, без расширения коммуникаций и без использования дополнительной рабочей силы.

В работе произведен анализ стоимости опор ВЛ с лакокрасочными и цинковыми покрытиями с учетом изготовления, монтажа и эксплуатации, а также численные исследования по выбору оптимальных вариантов защитных покрытий опор башенного типа.

Выполнялся статический расчет конструкции, вычислялась требуемая толщина цинкового покрытия, производилось определение затрат на изготовление, транспортировку, монтаж и эксплуатацию.

Расчет произведен для четырех типов атмосферы: сельская, приморская, городская, промышленная; для трех вариантов защиты цинковым покрытием и для восемнадцати основных систем лакокрасочных материалов. Получено, что только в сельской атмосфере

экономически выгодно применять лакокрасочные материалы, такие как свинцовый и железный сурик, в других средах эффективно цинковое покрытие (табл.4).

Таблица 4

Сводная ведомость стоимости опор ВЛ с различными системами антикоррозионных покрытий, млн. крб.

I-1-1-

N Тип атмосферы

п/п Наименование

покрытия Сельская Городская Промышленная Приморская

1 Цинк 1 вариант 173,5 183,4 188,3 177,4

2 Цинк 2 вариант 172,9 175,4 177,9 173,8

3 Цинк 3 вариант 172,9 175,5 182,1 173,8

4 ГФ-0119+ПФ-115 173,2 192,1 203,5 180,7

5 ГФ-0119+ПФ-133 172,8 190,5 204,7 179,9

6 ГФ-0119+ХВ-16 177,6 203,1 222,3 184,0

7 ГФ-0119+АС-182 176,5 205,2 228,2 188,0

8 ГФ-0119+ХВ-124 175,6 196,6 212,4 186,1

9 ГФ-0119+БТ-177 176,4 212,4 237,6 194,4

10 ГФ-0119+Св.сурик 172,1 191,2 204 181,7

11 Ж.сурик +

+ Ж.сурик 171,7 184,9 194,8 178,3

12 ФЛ-03к+ХВ-16 177,9 203,5 229,1 190,7

13 ФЛ-ОЗк+АС-182 182,6 234,3 274,6 205,6

14 М-ОЗк+ХВ-124 176 202,2 223,2 186,5

15 БТ-577+БТ-177 182,4 232,8 275,9 204

16 ХС-068+ХВ-16 178,8 204,4 230 191,6

17 ХС-068+ХВ-124 182,1 224,1 255,6 197,9

18 ХС-068+ХВ-785 176,5 206,8 232 191,7

19 ХВ-079+ХВ-16 178,9 210,9 236,5 191,7

20 ХВ-079+ХВ-124 182,2 224,2 255,7 198

21 ХВ-079+ХВ-785 176,6 201,9 217 186,7

Примечание: в таблице дана стоимость 1 т конструкции с учетом заводских затрат, транспортировки, монтажа и эксплуатации в течение 50 лет.

На основании исследований долговечности, стоимости изготовления, монтажа и эксплуатации в работе проведен сравнительный технико-экономический анализ двух основных конструктивных

решений: сварной окрашиваемой и оцинкованной болтовой опор с учетом сложившихся в настоящее время на Украине системы цен. Установлено, что только в сельской атмосфере общие затраты на сварную и болтовую опоры сопоставимы, с увеличением агрессивности среды преимущество оцинкованной болтовой опоры становится очевидным.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Установленные на основании натурных исследований основные повреждения и факторы, влияющие на несущую способность и долговечность оцинкованных опор ВЛ вошли в нормативный документ "Металлические и железобетонные опоры воздушных линий электропередачи напряжением 35 кВ и выше. Методические указания по оценке технического состояния и перерасчету", рекомендованные для использования в Минэнерго Украины с 1 января 1996 г.

2. На основании комплексных коррозионно-механических и металлографических исследований метизов выявлено преимущество диффузионного способа защиты перед горячим цинкованием, что позволяет повысить их коррозионную стойкость в 1.5+2 раза.

3. Предложенная технология горячего цинкования элементов стальных опор ВЛ позволяет дифференцированно получать толщины покрытия в зависимости от требований заказчика, действительной работы конструкции, условий эксплуатации, гарантировать заданный срок службы. Технология внедрена на ОАО "Донецкий завод высоковольтных опор", расход цинка для опоры ПЗЗО-З уменьшается на 45 и 95% для городской и сельской атмосфер.

4. Разработанная методика определения рациональных толщин цинковых покрытий с учетом агрессивности среды, напряженно-деформированного состояния конструкций, технологии изготовления позволяет при обеспечении заданного срока службы конструкций сократить расходы на изготовление на 10%, а эксплуатационные затраты на 80%.

5. Технико-экономический анализ сварных и болтовых опор ВЛ показал преимущество оцинкованных болтовых перед окрашиваемыми сварными. Результаты исследования внедрены в проект-но-изыскательском и научно-исследовательском ОАО "Укрэнерго-сетьпроект".

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Горохов Е.В., Шаповалов G.H., Бакаев С.Н., Самойленко М.Е., Назим Я.В. Исследование коррозионных процессов металлоконструкций ВЛ и ОРУ. Методические вопросы исследования надежности больших систем энергетики. - Киев, 1995. с.35-41.

2. Бакаев С.Н. Металлографические исследования цинковых покрытий. Сборник научных трудов ДонГАСА. - Макеевка, 1996. с. 46-50

3. Горохов Е.В., Шаповалов С.Н., Бакаев С.Н. Выбор оптимальных защитных покрытий стальных электросетевых конструкций. Сборник научных трудов ДонГАСА. - Макеевка, 1996. с. 21-24

4. Горохов Е.В., Шаповалов С.Н., Бакаев С.Н., Назим Я.В., Самойленко М.Е. Металлические и железобетонные опоры воздушных линий электропередачи напряжением 35 кВ и выше. Методические указания по оценке технического состояния и перерасчету. - Киев, УНПО Энергопрогресс, 1996. - 81 с.

5. Горохов Е.В., Шаповалов С.Н., Бакаев С.Н. Долговечность стальных опор ВЛ с цинковыми покрытиями /У Материалы для строительных конструкций: тезисы доклада 111-й Международной научной конференции 8-10 июня 1994. - Днепропетровск, 1994. с.139-140.

6. Бакаев С.Н. Оптимальное проектирование стальных опор высоковольтных, линий с учетом эксплуатационных требований // Студент и прогресс строительной индустрии: тезисы доклада международной конференции. - Москва, 1990. с.7-

Бакаев Серг1й Миколайович. Оцинкован! опори л1н1й елект-ропередач1 з гарантованими показниками довгов!чност1.

Дисертащя на здобуття вченого ступеня кандидата техн1ч-них наук з1 спещальностх 05.23.01 - буд!вельн1 конструкцп, буд1вл1 та споруди, Донбаська державна академия буд:вництва 1 арх1тектури, МакГзвка. 1996.

Захищаеться дисертащйна робота, в як!й на основ1 розра-хунково-експериментальних метод!в заоезпечуються гарантован1 показники довгов1чност1 стальних опор ПЛ з цинковими покриття-ми для разних агресивних середовищ при проектуванн1, виготов-ленн1 та ексллуатащЗ.

Запропонована методика диференЩйованого призначення тов-щини цинкового покриття при проектуванн1 опор ПЛ з урахуванням напружено-деформованого стану, агресивност1 середовища 1 строку служби конструкцП.

Ключов! слова: стальна опора ПЛ, цинкове покриття, напружено- деформованш стан, експлуагащя, довгов1чн1сть.

Анотац1я

Bakayev Sergei Nicholayevich. Galvanised power transmission line supports with guaranteed durability perfomance.

Thesis for academic degree of candidate of sciences (technical) in speciality 05.23.01 - building' structures, buildings, and works. The Donbass State Academy of Construction and Architecture, Makeyevka, 1996.

Being based on computation and experimental methods the presented dissertation provides for guaranteed durability perfomance of steel power transmission line support in various agressive media when designing, manufacturing and maintaining these structures.

The technique is offered for differential spesification of galvanized coating thickness at the stage of designing power transmission line supports, taking into account their stressed and strained state, medium agressiveness, and structure life expectancy.

Key words: steel power transmission line support, galvanized coating, stressed and strained state, maintenance, durability.