- Tytuł:
-
Metoda oceny bezpieczeństwa i prognozy żywotności kratownicowych konstrukcji wsporczych linii elektroenergetycznej
Safety Evaluation Method and Lifespan Prediction for Overhead Power Line Truss Pylons - Autorzy:
-
Dutka, K.
Pelc, J. - Powiązania:
- https://bibliotekanauki.pl/articles/373020.pdf
- Data publikacji:
- 2015
- Wydawca:
- Centrum Naukowo-Badawcze Ochrony Przeciwpożarowej im. Józefa Tuliszkowskiego
- Tematy:
-
bezpieczeństwo wytrzymałościowe
linia elektroenergetyczna
słup
korozja
żywotność
metoda elementów skończonych
durability
power line
pylon
corrosion
lifespan
finite element method - Opis:
-
Cel: Opracowanie metody oceny aktualnego bezpieczeństwa eksploatowanych przez kilkadziesiąt lat kratownicowych słupów linii
elektroenergetycznych i szacowanie dalszego czasokresu bezpiecznej pracy tych konstrukcji.
Metoda: Analizowano stopień korozyjnego zużycia elementów konstrukcyjnych słupów na podstawie próbek pobranych do badań
laboratoryjnych z prętów wytypowanych konstrukcji. Metodą trawienia usuwano produkty korozji i wyznaczano rzeczywiste wymiary
przekrojów prętów. Wykonano badania metalograficzne, składu chemicznego i wytrzymałościowe materiału próbek. Badaniom metalograficznym
i ocenie wytrzymałości poddano także materiał śrub. Słupy z prętami osłabionymi korozją poddano analizie wytrzymałościowej
za pomocą specjalistycznego, autorskiego programu komputerowego bazującego na metodzie elementów skończonych. We wszystkich
normowo wymaganych wariantach obciążeń analizowano warunki nośności prętów słupów poddanych działaniu obciążeń własnych,
wiatru, szadzi i naciągu przewodów (w przypadku słupów odporowych).
Wyniki: Wżery korozyjne na powierzchniach półek kątowników słupów sięgają na głębokość średnio 0,29 mm. Nie stwierdzono procesów
korozyjnych wewnątrz lub na granicach ziaren stali. Analiza składu chemicznego wskazuje, że jako materiał konstrukcyjny słupów
zastosowano stal spawalną o podwyższonej odporności korozyjnej i podwyższonej wytrzymałości w gatunku 10H. Badania wytrzymałościowe
wykazały, że materiał spełnia wymagania określone dla stali 10H. Badania śrub nie wykazały obecności wad wewnętrznych
typu mikropęknięcie lub korozji wewnętrznej, a ich klasa wytrzymałości jest w zakresie 5.6–5.8. W niektórych wariantach obciążeń pręty
osłabione korozją nie spełniają warunków bezpieczeństwa wytrzymałościowego. Wynik prognozy wskazuje na możliwość bezpiecznej
pracy słupów w okresie kolejnych 20 lat pod warunkiem wzmocnienia nielicznych prętów zidentyfikowanych jako niebezpieczne.
Wnioski: Przedstawiona metoda określania korozyjnego zużycia elementów słupów i analizy wytrzymałościowej osłabionych konstrukcji
za pomocą specjalistycznego programu autorskiego umożliwia ocenę bezpieczeństwa wytrzymałościowego eksploatowanych linii elektroenergetycznych.
Możliwe jest również prognozowanie dalszego czasu bezpiecznej pracy konstrukcji wsporczych. Okresowej ocenie
żywotności powinny być poddawane zwłaszcza słupy odporowo-narożne, bowiem ich awarie na ogół skutkują zniszczeniem całej sekcji linii.
Aim: Development of a method to evaluate the current safety of overhead power line truss pylons, which have been in use for decades, and prediction of remaining lifespan for the continuous safe use of such structures. Method: The degree of corrosive wear of pylon structural elements was analyzed from samples taken for laboratory testing from cross members of selected structures. Corroded structure rods were removed by etching and cross member section profiles were measured. Metallographic tests, identification of the chemical composition and durability measurements were performed on material samples. Securing bolts were also exposed to such tests. Pylons, with cross members weakened by corrosion, were subjected to an endurance evaluation with the aid of the author’s specialist computer programme, which is based on the finite element method. In all load bearing standard conditions, an analysis was performed on the load bearing capacity of pylon cross member rods exposed to consequences of their own weight, wind, icing and impact of overhead cable tension (where supported pylons are used). Results: On average, corrosion pitting of angled flange surfaces achieved a depth of 0.29 mm. There was no corrosive processes found inside or at the granular boundary of steel. Analysis of the chemical composition indicates that pylons were constructed from steel, which can be exposed to welding, with increased corrosion resistance and strength grade of 10H. Durability tests revealed that the material meets the requirements specified for steel 10H. Examination of securing bolts did not reveal internal defects such as micro-cracks or corrosion and their durability is categorised within the range of 5.6-5.8. In some variations of load bearing capacity it was revealed that corroded rod cross members failed to fulfil safe endurance requirements. Resulting forecasts indicate a safe usage of pylons for the next 20 years, subject to the strengthening of some rod cross members, which were identified as unsafe. Conclusions: The described method for determining the corrosive wear of tower elements and stress analysis of weakened structures, using the author’s specialized computer programme, enables the assessment of durability for the safe exploitation of overhead power lines. It is also possible to forecast remaining lifespan for the safe use of supporting structures. A periodic lifespan assessment should be performed, specifically for supporting corner pylons, because their failure will culminate in the failure of an entire section of the power line. - Źródło:
-
Bezpieczeństwo i Technika Pożarnicza; 2015, 2; 29-43
1895-8443 - Pojawia się w:
- Bezpieczeństwo i Technika Pożarnicza
- Dostawca treści:
- Biblioteka Nauki
Artykuł