|
Страница 5 из 14
1.5. Особенности изготовления и монтажа шинных конструкций
Механическая обработка элементов конструкции.
При заводском изготовлении ошиновки из алюминиевых сплавов требуется учитывать следующие особенности. Поверхность полуфабрикатов не должна иметь глубоких царапин и рисок, а также трещин, отслоений, неметаллических включений, пузырей, пережогов, пятен коррозии, налетов селитры и других дефектов. Полуфабрикаты из алюминиевых сплавов необходимо хранить отдельно от стали других металлов в закрытых помещениях. Профили обычно Складываются на деревянные или металлические с деревянной обшивкой стеллажи. Кроме того, при транспортировке полуфабрикатов из алюминия и его сплавов возможны деформации. Поэтому перемещать листы и профили при укладке и выдаче в производство необходимо только механизмами с деревянным настилом. Перемещение волоком не допускается. Для подъема и транспортировки материала и изделий кранами применяют пеньковые канаты, прорезиненные ремни, а также другие приспособления, исключающие возможность повреждения поверхности металла.
Перед обработкой поверхность полуфабрикатов очищается от бумаги и консервирующей смазки. Бумагу удаляют вручную деревянными или пластмассовыми скребками. Консервирующая смазка смывается горячей водой. Можно удалять смазку вручную ветошью, смоченной органическими растворителями (бензином, ацетоном).
Прессованные профили после расконсервации перед механической обработкой при необходимости правят. Правку осуществляют на вальцах, прессах и других устройствах, обеспечивающих плавность приложения нагрузки и не нарушающих состояние поверхности металла. Не разрешается править алюминиевые сплавы с местным разогревом [24].
Термически обработанные и состаренные полуфабрикаты нагревать повторно нежелательно. Поэтому гибку труб и других профилей обычно проводят в холодном состоянии. Требования к оборудованию для холодной гибки и правки одинаковые. Для изгиба труб могут использоваться наполнители: песок, смола, канифоль, стальные шары.
Поскольку изделия из алюминиевых сплавов чувствительны к надрезам и зарубкам, при разметке пользуются не стальными рейсмусом и керном, а карандашом или мелом. Разметка отверстий производится несколькими способами: по шаблону с кернением, по шаблону с применением красителя (цветного лака или масляной краски, не содержащей свинцовых пигментов), при помощи разметочного инструмента, по карандашным линиям с кернением. Монтажные отверстия в сварных конструкциях намечают после сварки элементов. При больших размерах элементов необходимо учитывать различие температур в производственном помещении и на строительной площадке, так как разница между удлинениями стальной мерной ленты и алюминиевого элемента составляет около 0,01 мм/(м-°С).
При всех видах резки и сверления применяют смазку обрабатываемых поверхностей. Обычно удовлетворительные результаты Дает безводная масляная эмульсия. Полуфабрикаты термически упрочняемых сплавов следует резать только механическим путем (резка на ножницах, распиловка, резка фрезами и т. д.). Резка термически упрочняемых сплавов способами, которые ведет к нагреву изделия, запрещена. Для термически неупрочняемых сплавов кроме механических способов можно применять газоэлектрические (плазменные) способы резки в аргоноводородной среде или в среде одного аргона, а также электродуговую резку.
Особенности технологии сварки алюминиевых конструкций.
Практически все деформируемые алюминиевые сплавы поддаются сварке. Наиболее широко сейчас используется аргонно-дуговая сварка, которая ведется в атмосфере аргона неплавящимся (вольфрамовым) электродом с применением присадочного металла или плавящимся электродом (диаметром 4—5 мм) из основного сплава. Перед сваркой грязь и жир удаляют растворителем, а пленку оксида алюминия снимают металлической щеткой и.тд. химическим способом (травлением). Сварка может вестись с помощью полуавтоматов, автоматов или ручными горелками. Толщина свариваемых элементов достигает 50 мм. Расход аргона при ручной сварке — около 25 л/мин, при полуавтоматической - в 2 раза меньше.
Газовая сварка. Ацетиленокислородным пламенем расплавляется присадочная проволока. Перед сваркой кромки обрабатываются и удаляется оксидная пленка. Термической обработкой после сварки можно восстановить первоначальную прочность шва до 70—80% прочности основного металла.
Электросварка. Дуговую сварку электродами с обмазкой выполняют или металлическими электродами (прутки из основного сплава с толстой обмазкой), или угольными. Во втором случае кроме флюсов необходимо применять присадочные прутки из основного сплава. Эта сварка может быть ручной и автоматической. Дуговая сварка, как и газовая, не обеспечивает достаточной стойкости против коррозии без применения специальных мер защиты.
Для изготовления конструкций из алюминиевых сплавов могут использоваться и другие виды сварки. Однако они не нашли, широкого применения при производстве и монтаже жесткой ошиновки ОРУ.
Сварные конструкции могут выполняться по следующим технологическим вариантам [25]:
- исходные полуфабрикаты (профили, трубы, листы) подвергают закалке и естественному старению; после сварки конструкцию никакой термообработке не подвергают, т. е. эксплуатируют в естественно состаренном состоянии;
- исходные полуфабрикаты подвергают закалке и искусственному старению; после сварки конструкцию термообработка не подвергают, т. е. сварные швы и околошовные зоны в конструкции остаются в естественно состаренном состоянии;
- исходные полуфабрикаты подвергают закалке и естественному старению; после сварки всю конструкцию подвергают искусственному старению.
Каждый из рассмотренных вариантов имеет свои преимущества и недостатки. Первый вариант наиболее прост в осуществлении и нашел широкое распространение. Конструкции, изготовленные по этой технологии, надежны в эксплуатации. Высокая пластичность сварных швов и околошовных зон определяет малую чувствительность конструкций к концентрациям механических напряжений. Недостатком конструкций первого варианта является пониженная (по сравнению с искусственно состаренным состоянием) общая коррозионная стойкость. Многолетний опыт эксплуатации некоторых конструкций в строительстве без специальной защиты от коррозии в условиях средней климатической зоны показал, что глубина питтинговой (точечной) коррозии не превышает 0,25 мм. В более агрессивной промышленной и морской атмосфере такая же глубина коррозии наблюдалась через 2—3 года. Для сварных конструкций при эксплуатации в агрессивных средах требуется защита от общей коррозии. Этот способ нашел самое широкое применение при выполнении жесткой ошиновки из сплава 1915Т.
Сварные конструкции, изготовленные по второму варианту, по сопротивлению замедленному разрушению почти не отличаются от изготовленных по первому варианту. Они меньше подвержены общей коррозии, так как в естественно состаренном состоянии находятся только шов и околошовная зона (30—40 мм от центра шва) и, следовательно, только эти элементы конструкции требуют защиты от общей коррозии.
Конструкции, изготовленные по третьему варианту, наиболее устойчивы против общей коррозии, они могут эксплуатироваться без специальной защиты даже в агрессивных средах. Но такие конструкции наиболее склонны к замедленному разрушению в зоне сварных соединений и могут работать при незначительных статических и динамических нагрузках. Главные недостатки этого технологического варианта: сложность осуществления искусственного старения готовой сварной конструкции (особенно крупногабаритной); сложность определения и контроля уровня напряжения в сварных швах. Опыт работы показал, что наиболее перспективны сварные конструкции, выполненные по первым двум вариантам.
Для повышения качества и эксплуатационной надежности сварных конструкций из сплава 1915 можно сделать следующие Дополнительные рекомендации [21]:
желательно применять трубы и профили, закаленные на прессе (поставка 1915Т), т. е. охлажденные на воздухе после прессования (при температуре 380—440° С);
не допускать на внутренней поверхности труб остатков графитной смазки (трубы должны быть тщательно промыты);
в основном применять стыковые швы; избегать угловых швов-
не допускать в сварных соединениях резкого перепада толщины;
во всех случаях, когда это возможно, снимать проплав.
Методы борьбы с коррозией алюминиевых сплавов.
Высокая стойкость алюминия и некоторых его сплавов к коррозии объясняется образованием на его поверхности плотной оксидной пленки толщиной порядка 10~5 мм, утолщающейся со временем (особенно при повышенных температурах). Поэтому при эксплуатации ошиновки в средней климатической зоне специальных мер защиты от коррозии обычно не применяют.
Однако тонкая естественная защитная пленка достаточно легко повреждается при механических воздействиях, и при неблагоприятных атмосферных условиях необходимы дополнительные меры защиты алюминиевых конструкций от коррозии. В настоящее время в СССР еще нет опыта эксплуатации ОРУ напряжением 110 кВ и выше с жесткой ошиновкой в приморской и загрязненной атмосфере, не разработаны специальные методы защиты ошиновки от коррозии. Однако при проектировании экспериментальных ОРУ в активных по коррозии климатических зонах можно рекомендовать к использованию опыт защиты алюминиевых сплавов, применяемых в отечественной промышленности и строительстве.
Для надежной защиты от коррозии естественную окисленную пленку искусственно утолщают химическими или электрохимическими методами (анодное оксидирование или анодирование). Защиту конструкций осуществляют также протекторами, полированием и окраской или покрытием лаком; часто применяют одновременно два или несколько методов защиты (в зависимости от сложности условий эксплуатации).
Анодным оксидированием или анодированием называется электрохимический процесс создания на поверхности деталей пленки оксида алюминия различном толщины. Детали погружают в электролит и соединяют с положительным полюсом источника тока. Во время прохождения тока на аноде выделяется кислород, который взаимодействует с алюминием, образуя оксидную пленку. Толщина пленки и ее свойства в сильной степени зависят от состава электролита, режима анодирования, состояния поверхности металла и химического состава сплава
Наиболее эффективным методом получения пленок большой толщины является применение сернокислотного электролита (охлажденного до температуры —5-4 2° С). Процесс сернокислотного анодирования применяют для деталей,
подвергающихся последующей окраске и предназначенных для эксплуатации под открытым небом.
Хромокислое анодирование более сложно и дорого. Оно используется в основном для защиты от коррозии деталей из литейных сплавов, имеющих малые допуски по размерам и полированную поверхность [24]. Щавелевокислотное анодирование позволяет получить толстые пленки без охлаждения электролита и деталей. Твердость и износостойкость этих пленок ниже, чем при сернокислотном анодировании. Щавелевокислотный процесс заменяют в основном для получения электроизоляционных покрытий с последующей пропиткой электроизоляционными лаками [24].
При анодировании на изделиях можно получить окрашенную анодную пленку, образующуюся с помощью растворов различных органических красителей.
Химическое оксидирование - процесс образования защитной пленки при обработке поверхности детали в том или ином растворе. Состав и толщина пленки зависят от химического состава реактива. Для получения толстых пленок, обладающих высокими защитными свойствами, применяют слабокислые и слабощелочные растворы с пассивирующими компонентами, которые вызывают лишь незначительное растворение пленки и тем самым способствуют проникновению оксидирующего реактива к поверхности металла. При химическом оксидировании защитные свойства пленок оказываются ниже, чем при анодировании. Однако этот метод прост и экономичен и поэтому получил широкое распространение. Обычно при химическом оксидировании пленки используют как основу для нанесения лакокрасочных покрытий.
Полирование, увеличивающее стойкость против коррозии, выполняется механическим способом (абразивами и пастами), химическим (раствором фосфорной .кислоты с азотнокислым аммонием) и электрохимическим способом (в водном растворе фосфорной кислоты). Химическое и электрохимическое полирование основано на более быстром растворении выступов, чем впадин. Защитные свойства изделий при обработке этими двумя способами в 2 - 3 раза выше, чем при механической полировке.
Защита протекторами применяется при контакте алюминиевых сплавов с другими металлами. В качестве протекторов используют различного рода прокладки. Такие прокладки делают из алюминия, цинка, полиизобутилена, тиоколовой ленты или ткани, пропитанной грантом, и т. п. Необходимо применять грунты и краски, не содержащие свинца. Кроме того, стойкость алюминиевом поверхности должна быть повышена, например, анодированием. При контакте алюминиевых сплавов с изделиями из стали последние должны быть оцинкованы или кадмированы.
Наиболее надежным способом защиты алюминиевых сплавов от коррозия является электрохимическое или химическое оксидирование в сочетании с окраской. Этот способ защиты трудоемок и приводит к значительному удорожанию. Максимальный эффект достигается при условии минимальною разрыва во времени между подготовкой поверхности (оксидирование) и грунтованием или окраской.
Принципиально можно считать, что все виды покрытий, предназначенные для защиты в тех или иных условиях изделий из черных и других металлов, пригодны и для защиты алюминия и его сплавов с той лишь разницей, что для грунтования обязательно должен применяться цинкохроматный грунт.
Особенности монтажа жесткой ошиновки ОРУ не нашли достаточного отражения в литературе. В [25] сообщается о некотором опыте, накопленном трестом «Электростройподстанции» при монтаже ОРУ 110 и 220 кВ с ошиновкой сборного типа. Конструкции жесткой ошиновки доставляли на объекты строительства автотранспортом в специальных контейнерах в виде Укрупненных узлов или целых пролетов в комплекте с гибкими спусками, узлами крепления, метизами. Схема монтажа ошиновки ОРУ приведена на рис. 1.14.
Рис. 1.14. Схема монтажа жесткой ошиновки
Небольшая высота расположения сборных шин 2 над уровнем земли и незначительная масса (40—70 кг) пролета ошиновки со спусками позволили использовать при монтаже передвижную шарнирно-рычажную вышку 3 типа АГП-12. С помощью этой вышки монтировали также опорные изоляторы У, шинодержатели, производили опрессовку аппаратных зажимов и соединение компенсаторов. Вышку устанавливали параллельно системе шин таким образом, чтобы, не передвигая ее, выполнять монтаж трех фаз в одном пролете. Использование вышки исключает потребность в подъемных механизмах и специальных грузозахватных приспособлениях.
Следует отметить, что подъем и закрепление труб жесткой ошиновки в каждом пролете при наличии предварительно установленных узлов крепления занимают 15—20 мин [25]. При сооружении ОРУ с гибкой ошиновкой время монтажа (без учета сооружения строительной части) составляет для бригады из 5 чел.— 35 дней, в то время как монтаж жесткой ошиновки ОРУ бригада из 4 чел. производит за 24 дня.
До начала производства электромонтажных работ необходимо проверить соответствие выполнения строительных работ (но установке опор для конструкций жесткой ошиновки) проектной документации. Как известно, все конструкции жесткой ошиновки выполняются с учетом возможных допустимых отклонений строительных конструкций, поддерживающих опорные изоляторы или аппараты. Если отклонение осей строительных конструкций превышает допустимые значения, предусмотренные проектом, существуют различные способы и методы, позволяющие в известной мере ликвидировать эти погрешности. При отклонении верхней части стоек (предназначенных для крепления опорных изоляторов или аппаратов) от вертикали могут быть использованы угловые домкраты или передвижные механизмы; высотные отклонения стоек ликвидируются с помощью металлических прокладок, укладываемых под металлические марки, к которым крепится оборудование; горизонтальные отклонения осей опорных изоляторов, например, в ОРУ 110 кВ могут быть исправлены с помощью смещения траверсы, к которой они крепятся, и т. п. При значительных отклонениях требуется демонтаж опорных конструкций с последующей установкой в соответствии с проектом.
Опытное ОРУ 500 кВ с жесткой ошиновкой, разработанное институтом «Энергосетьпроект», было сооружено на подстанции Агадырь (см. рис. 1.1). Все работы по монтажу жесткой ошиновки ОРУ 500 кВ можно подразделить на два основных вида работ: монтаж составных сборных шин на шинных опорах и монтаж жестких ответвлений.
Монтаж составных жестких шин из труб двух разных диаметров включает крепление концевых участков на шинных опорах и монтаж средней части пролета. Концевой участок пролета составных шин длиной 6 м с приваренными компенсаторами крепится в середине своей длины к верхней плите шинной опоры с помощью четырех болтов, для чего в плите шинной опоры перед монтажом высверливаются отверстия. Затем монтируется средняя часть шины, выполненная из трубы меньшего диаметра, длиной 9,4 или 10,4 м в зависимости от длины пролета (15 или 16 м), которая поочередно вводится в концевые участки. Перед монтажом средней части пролета необходимо проверить наличие внутри трубы провода для гашения вибрации. После монтажа всей фазы сборных шин и выравнивания труб производятся окончательная затяжка болтов на опорах и приварка компенсаторов к средней части составных шин.
Монтаж жестких ответвлений от сборных шин включает установку опорных концевых участков и монтаж средней (горизонтальной) части ответвления. Концевые (наклонные) участки ответвления с одной стороны опираются на сборные шины и шинную опору, с другой стороны — на колонну разъединителя или ячейковую шинную опору. Концевые участки ответвления крепятся к сборным шинам с помощью сварки, а к разъединителю (или шинной опоре) с помощью болтовых соединений и компенсатора. После установки опорных концевых участков на сборной шине и разъединителе (шинной опоре) монтируется горизонтальная часть ответвления. Соединение горизонтальной части с опорными (наклонными) участками ответвления осуществляется сваркой. При монтаже горизонтальной части ответвления необходимо проверить наличие в ней провода для гашения вибрации.
При монтаже жесткой ошиновки в основном используются механизмы, которые предусматриваются для монтажа и ремонтно-эксплуатационного обслуживания ОРУ 500 кВ с гибкой ошиновкой.
|
