Методические указания по оценке технического состояния металлических опор воздушных линий электропередачи и порталов открытых распределительных устройств напряжением 35 кв и выше

Формат doc

СО 34.21.665 (МУ 34-70-177-87) статус: действует

Настоящие Методические указания СО 34.21.665 МУ 34-70-177-87 содержат основные положения по проведению обследований металлических (стальных) конструкций опор воздушных линий электропередачи (ВЛ) и порталов открытых распределительных устройств (ОРУ) напряжением 35 кВ и выше и предназначаются для персонала Союзтехэнерго, занимающегося вопросами эксплуатации электрических сетей и могут быть рекомендованы для персонала предприятий электрических сетей, служб эксплуатации зданий и сооружений энергопредприятий и энергоуправлений, а также для персонала проектных, специализированных и научно-исследовательских организаций, занимающихся проектированием и эксплуатацией стальных конструкций.

Методические указания составлены в соответствии с действующими нормативными документами на проектирование, изготовление, монтаж и эксплуатацию стальных строительных конструкций ВЛ и ОРУ напряжением 35 кВ и выше на основе обобщения опыта эксплуатации металлических опор ВЛ и порталов ОРУ ПО "Союзтехэнерго" и другими организациями, а также работ, выполненных Макеевским инженерно-строительным институтом.

Основные термины и определения, принятые в Методических указаниях, приведены в приложении 1.

1. Особенности конструктивных решений и условий эксплуатации опор вл и порталов ору

1.1. Для опор ВЛ и конструкций ОРУ применяются стали по ТУ 14-1-3023-80, ГОСТ 380-71* и стали марок 14Г2, 09Г2С, 10Г2С1, по ГОСТ 19281-73, ГОСТ 19282-73. В соответствии со СНиП II-23-81 данные конструкции отнесены к группе 1, 2, 3.

1.2. Для гибких элементов опор (оттяжек, вантовых траверс) применяются стальные спиральные канаты (раскручивающиеся или перекручивающиеся) по ГОСТ 3062-80, ГОСТ 3063-80, ГОСТ 3064-80 из оцинкованной проволоки высшей марки.

1.3. Каждая опора - это пространственная конструкция, состоящая из 300-600 элементов уголкового профиля (в зависимости от высоты и типа опоры), соединенных болтами, заклепками или сваркой. На каждой линии электропередачи могут быть установлены несколько различных типов опор.

1.4. При расчете опор ВЛ и порталов ОРУ необходимо учитывать следующее:

а) усилия, действующие на опоры ВЛ и порталы ОРУ, возникают от ветра и гололеда, а также в результате односторонних обрывов тросов и проводов;

б) нагрузки от собственного веса и веса проводов, тросов, арматуры, изоляторов для промежуточных опор имеют второстепенное значение и напряжения от них составляют около 10 % расчетных.

в) в анкерно-угловых опорах наибольшие усилия возникают от тяжения проводов и тросов.

г) воздействие гололедно-ветровых нагрузок может иметь различный характер на отдельных участках ВЛ.

1.5. Основными причинами, влияющими на снижение уровня технического состояния конструкций, являются: низкое качество проектирования; дефекты изготовления; дефекты транспортировки, монтажа; коррозия; превышение расчетных нагрузок и воздействий; низкое качество выполнения ремонтных работ; наезды транспортных средств; стихийные явления.

1.6. К дефектным повреждениям, возникающим в процессе транспортировки, монтажа и эксплуатаций относятся: погибы, вмятины, искривления, трещины, размалковка (смалковка) уголков, потеря устойчивости, отрыв элементов и пр.

1.7. Степень коррозионного поражения узлов и отдельных элементов конструкции зависит от характеристики воздушной среды и грунта, а также продолжительности эксплуатации. Необходимо учитывать, что для отдельных участков ВЛ состав воздушной среды и грунта может быть неоднороден.

Имеются три характерные зоны по высоте конструкции, отличающиеся условиями и интенсивностью протекания коррозионных процессов.

1.7.1. Первая зона коррозии располагается выше отметки 1,5-2 м, по условиям протекания процесса характеризуется как атмосферная и определяется степенью агрессивного воздействия атмосферы и влажностью воздуха. Наиболее характерным видом для этой зоны является сплошная равномерная коррозия.

1.7.2. Вторая зона коррозии находится выше уровня грунта до отметки 1,5 - 2 м и является переходной между подземной и атмосферной. Процесс коррозионного разрушения в этой зоне протекает наиболее интенсивно; характерным видом является местная коррозия (в виде питтингов и отдельных пятен).

1.7.3. Третья зона расположена в грунте, классифицируется как подземная коррозия и определяется коррозионной активностью грунта (кислотностью, солевым составом, влажностью и воздухопроницаемостью) и продолжительностью нахождения металла в почве при плюсовых температурах.

1.8. Характерные дефекты и повреждения опор ВЛ и порталов ОРУ, а также их допустимые значения приведены в приложении 2.

2. Организация контроля технического состояния конструкций

2.1. Контроль технического состояния конструкций в период их эксплуатации включает следующие виды технических мероприятий: осмотры, профилактические проверки, обследования.

2.2. Осмотры, профилактические проверки следует проводить в соответствии с требованиями "Типовой инструкции по эксплуатации воздушных линий электропередачи напряжением 35-800 кВ" (М.: СПО Союзтехэнерго, 1983). При этом необходимо руководствоваться также положениями настоящих Методических указаний (разд. 3).

2.3. Необходимость проведения обследования определяется результатами осмотров и профилактических проверок.

2.4. В задачи обследования входит выявление дефектов и повреждений опор ВЛ и порталов ОРУ, определение технического состояния объектов, разработка рекомендаций по восстановлению и дальнейшей эксплуатации конструкций.

2.5. В зависимости от объема и сложности проводимых работ обследования могут выполняться предприятием электрических сетей или сторонними специализированными организациями.

2.6. Периодичность проведения обследований определяется предприятием электрических сетей в зависимости от степени агрессивного воздействия среды (по данным специализированных лабораторий) в районе прохождения трассы ВЛ или расположения ОРУ. Рекомендуемая периодичность проведения обследований приведена в табл. 1.

Рекомендуемая периодичность проведения обследования

2.7. При выявлении в процессе эксплуатации конструкций многочисленных характерных отклонений (например, дефектов сварных швов) к проведению обследования могут привлекаться специализированные лаборатории, подразделения энергосистем.

2.8. Обследования конструкций ВЛ и ОРУ сторонними специализированными организациями производятся в следующих случаях:

при обнаружении значительных отступлений от проекта, при наличии массовых дефектов и повреждений конструкций, представляющих опасность для их несущей способности;

при наличии явной опасности хрупкого разрушения конструкций в результате применения сталей кипящих плавок, а также с другими отклонениями от требований норм;

при увеличении нагрузок на опоры, (увеличение пролетов, замена проводов, тросов на большие сечения, при изменении расчетных ветровых, гололедных нагрузок).

2.9. Для определения объема и состава работ по обследованию необходимо установить однородные зоны эксплуатации конструкций ВЛ по следующим параметрам:

метеорологическим характеристикам (ветровой район, гололедный район, относительная влажность и температура воздуха, продолжительность увлажнения конструкций);

составу и концентрации коррозионно-активных агентов в воздушной среде;

характеристикам грунта и почвы.

2.10. Ветровой и гололедные районы определяются по картам ветровых и гололедных районов СССР или по региональным картам, с использованием данных фактических наблюдений.

2.11. Относительная влажность воздуха, температура, продолжительность увлажнения конструкций определяются в соответствии с ГОСТ 9.039-74, а также с использованием данных метеорологических станций.

Для определения продолжительности увлажнения конструкций устанавливается фактическая продолжительность пребывания видимой пленки влаги на поверхности металла по суммарной продолжительности выпадения дождя, снега с дождем, мокрого снега, изморози, мороси, росы, тумана, оттепелей (если снег лежит на конструкции).

2.12. Концентрация и химический состав воздушной среды и характеристики грунта устанавливаются по данным специализированных лабораторий.

2.13. Установление однородных зон эксплуатации производится перед первым обследованием и используется в каждом последующем. Зоны эксплуатации рекомендуется нанести на трассу (профиль) воздушной линии.

2.14. В пределах одной однородной зоны эксплуатации ВЛ достаточным для оценки технического состояния опор в этой зоне является обследование двух-трех опор каждого типа.

В том случае, если заключение о техническом состоянии обследованиях опор в пределах зоны различны, необходимо провести обследование всех опор в зоне.

2.15. Если определения однородных зон ВЛ не выполнено, следует провести сплошное обследование опор линии.

Сплошное обследование опор следует производить также при решении вопроса о их реконструкции или замене.

2.16. При выборе зон и конкретных опор, подлежащих обследованию, необходимо учитывать данные проводившихся ранее обследований.

2.17. На ОРУ обследованию подлежат все порталы.

3. УКАЗАНИЯ ПО проведению обследования

3.1. Обследование включает следующие этапы:

подготовительные работы;

натурное освидетельствование конструкций;

оценку технического состояния конструкций;

разработку конкретных рекомендаций по ремонту, усилению, реконструкции обследованных объектов.

3.2. При необходимости в процессе обследования следует произвести оценку качества стали опор (порталов) с целью определения или уточнения марки материала и выявления соответствия свойств стали требованиям действующих норм, проекту, а также уточнения расчетных характеристик.

3.3. Подготовительные работы включают в себя подбор и изучение необходимой технической документации; составление рабочей программы обследования; проведение организационно-технических мероприятий.

3.3.1. В перечень необходимой для изучения технической документации входят:

комплект чертежей металлических опор, порталов, фундаментов;

сертификаты на сталь и другие материалы;

акты на скрытые работы;

журналы монтажных работ;

акты приемки в эксплуатацию;

паспорта ВЛ (110 220 500), ОРУ;

протоколы испытаний и измерений;

акты осмотров и измерений;

материалы учета технического обслуживания и ремонта ВЛ, ОРУ (в том числе материалы предыдущих обследований);

данные об отказах ВЛ, ОРУ.

3.3.2. Рабочая программа обследования должна включать:

цели и задачи обследования;

объем и состав работ;

перечень необходимых приборов, инструментов, приспособлений и материалов (приложение 3);

график выполнения работ;

мероприятия по технике безопасности при выполнении работ.

3.3.3. Рабочая программа при обследовании предприятием электрических сетей составляется соответствующей службой ПЭС и утверждается главным инженером.

При проведении обследования специализированной организацией рабочая программа составляется ею и согласовывается с предприятием-заказчиком.

3.3.4. Завершающим этапом подготовительных работ являются организационно-технические мероприятия: комплектование необходимых приборов, инструментов, приспособлений, при обследовании специализированной организацией, также вводный инструктаж по технике безопасности на предприятии, оформление наряда - допуска на проведение работ, получение спецодежды и индивидуальных средств защиты для безопасного проведения обследования, назначение работников ПЭС, ответственных за безопасное проведение работ.

3.4. Натурное освидетельствование металлоконструкций следует начинать с осмотра опоры, портала в следующем порядке: произвести очистку обследуемых конструктивных элементов от пыли и грязи (в основном это касается башмаков опорных зон), а такие от краски и продуктов коррозии; конструктивные элементы тщательно осмотреть на предмет выявления дефектов и повреждений.

3.5. Одновременно с осмотром элементов ствола следует произвести определение количественных параметров дефектов и повреждений.

3.5.1. Значение общего искривления элемента конструкции следует измерять металлической линейкой или штангенциркулем, как наибольшее расстояние от тонкой стальной струны d = 1 мм, натянутой вдоль контролируемого элемента, до его грани. Струну на его концах рекомендуется закреплять струбцинами.

Металлическую линейку при измерении следует располагать в плоскости искомого искривления. Вместо струны можно использовать жесткий стержень.

3.5.2. Местные искривления и вмятины рекомендуется измерять с помощью деревянных балочек и металлической линейки. Координаты отклонений относительно базовой поверхности следует измерять о помощью металлической линейки или стальной рулетки Р-5.

3.5.3. Определение отклонений конструкций и их элементов от вертикали, а также угловых отклонений рекомендуется производить с помощью теодолитов T15, Т30, 2Т30 или других специальных устройств.

3.5.4. Для измерения значения смалковки (paзмалкoвки) элементов конструкции, выполненных из уголков, следует применять угломеры.

3.5.5. Контроль состояния соединений выполненных на болтах нормальной и повышенной точности с целью определения их натяжения необходимо выполнять молотком весом 0,2-0,5 кг. При ударе незатянутые болты издают глухой, дребезжащий звук, а при прикосновении к ним рукой ощущается дрожание.

3.5.6. Для выявления дефектов и повреждений сварных швов, в том числе и внутренних дефектов сварных швов и околошовной зоны необходимо очистить шов от грязи, осмотреть его, дать общую оценку сварочных работ, измерить катеты и длину швов.

Измерение катета шва следует выполнять с помощью шаблонов (рис. 1), длину швов измерять металлической линейкой. Для измерения размера дефектов и повреждений сварных швов используются также штангенциркули ШЦ-1, металлические линейки и угольники

Рис. 1. Шаблоны для измерения катета шва: а) шаблон для катетов размером 4, 6, 8 и 10 мм; б) шаблон для катетов размером 5, 7, 9 и 11 мм; 1 - отверстие для крепления шаблона на брелок. Цифры, выштампованные по углам шаблонов, обозначают размер катета шва в миллиметрах

3.5.7. Контроль трещин заключается в выявлении и определении их характера. Для выявления трещин используется лупа семикратного увеличения.

В сомнительных случаях поверхность шва или основного металла необходимо очистить от краски до металлического блеска, протравить раствором азотной кислоты, промыть водой и просушить. Поверхность шва смазать быстроиспаряющей жидкостью (эфиром, бензином и т.п.). Через некоторое время на поверхности шва проступит очертание трещины.

Для уточнения наличия трещины можно хорошо заточенным зубилом вдоль предполагаемой трещины снять небольшую стружку.

3.5.8. Для обнаружения трещин в основном металле и в сварных швах элементов, нагруженных до расчетных усилий, в отдельных случаях допускается использовать физические методы контроля по специальным методикам.

3.6. При обследовании сварных конструкций, выполненных из малоуглеродистой кипящей стали, необходимо на стадии ознакомления с технической документацией (рабочими чертежами) отмечать конструктивно-технологические формы низкой хладостойкости (КТФНХ) и проводить их тщательное обследование (осмотр, проверку на наличие трещин, измерение параметров  и , оценку коррозионного поражения мест концентрации напряжений, сравнение расчетных температур с предельной температурой по хладостойкости).

3.7. Конкретные конструктивно-технологические формы низкой хладостойкости, характерные для опор ВЛ и порталов ОРУ, подлежащие выявлению и тщательному осмотру при обследованиях, представлены на рис. 2. Их описание и предельные температуры по хладостойкости в зависимости от параметров  и  приведены в табл. 2.

3.8. При обследовании узловых сопряжений следует иметь в виду, что по мере приближения расстояния  к нормативному значению (50 мм) предельные температуры по хладостойкости понижаются, а при поражении мест концентрации напряжений коррозией повышаются.

3.9. Контроль коррозионного состояния конструкций включает: 

определение вида коррозии;

определение степени коррозионного износа металлических конструкций;

определение характера разрушения защитного покрытия и оценку его защитных свойств.

Перед осмотром с конструкций необходимо удалить пыль и легкоотслаивающиеся продукты коррозии волосяными щетками и деревянными шпателями. Если в результате осмотра установлено наличие коррозионного поражения, необходимо определить его вид.

3.9.1. Сплошная равномерная коррозия характеризуется относительно равномерным по всей поверхности постепенным проникновением вглубь металла, т.е. уменьшением толщины сечения элемента. После механического удаления продуктов коррозии до чистого металла его поверхность оказывается шероховатой, но без очевидных язв, точек коррозии и трещин.

Наиболее подвержены этому виду коррозии конструктивные элементы первой зоны (п. 1.8.1).

Рис. 2. Конструктивно-технологические формы низкой хладостойкости (КТФНХ):

а) соединение пояса встык; б) стыковое соединение нижнего пояса балки накладкой при плотном примыкании торцов пояса; в) недостаточные расстояния между сварными швами крепления раскосов и поясов (); г) к растянутому поясу приварена поперечная фасонка; д) к кромке растянутого пояса встык приварена фасонка; е) соединение уголка встык с усилением дополнительным уголком и фланговыми швами;

Предельная температура (хладостойкость) конструктивно-технологических форм низкой хладостойкости сварных стальных опор ВЛ и порталов ОРУ

3.9.2. Язвенная коррозия (питтинг) характеризуется появлением на поверхности конструкции отдельных или множественных повреждений, глубина и поперечные размеры которых (от долей миллиметра до нескольких миллиметров) соизмеримы. Наиболее подвержены ей конструктивные элементы второй зоны (п. 1.8.2).

3.9.3. Щелевая коррозия характеризуется наличием значительных коррозионных поражений в щелях и зазорах и накоплением в них уплотненных продуктов коррозии.

Этому виду коррозии подвергаются, в основном, узлы соединений элементов, выполненных внахлестку, а именно:

соединения элементов решетки с поясами стоек, траверс (рис. 3, а);

соединения траверсы со стойкой (рис. 3, б);

Рис. 3. Узлы опор ВЛ и порталов ОРУ, наиболее подверженные действию щелевой коррозии:

а) узел соединения элементов решетки с поясами стоек, траверс; б) узел соединения траверсы со стойкой; в) узел крепления гирлянды изоляторов; г) стыковые соединения уголков пояса стойки, траверсы; д) опорный узел стойки 

узлы крепления гирлянды изоляторов (рис. 3, в);

стыковые соединения поясов стоек и траверс (рис. 3, г);

опорные узлы конструкций (рис. 3, д);

параллельные элементы с конструктивными зазорами.

3.9.6. Подготовку поверхности конструкций к измерениям с помощью инструментов следует производить путем зачистки в местах измерений металлическими щетками от пластинчатой ржавчины и противокоррозионного покрытия и затем шабером или шлифовальной шкуркой.

3.9.7. Количественную оценку степени коррозионного износа металлических конструкций опор и порталов следует производить измерением фактической толщины элементов.

3.9.8. Измерение толщины элементов необходимо производить не менее, чем в трех точках в каждом сечении, подверженном коррозии, а также в тех местах элемента, где коррозия не обнаружена (под шайбой болта и т.п.). Толщину полок прокатных профилей измерять штангенциркулем ШЦ-1. Для измерения глубины язв (питтингов) используется индикаторный глубиномер (рис. 4).

Рис. 4. Индикаторный глубиномер:

1 - индикатор часового типа; 2 - опорная площадка; 3 - накидная гайка; 4 - измерительный наконечник (игла)

При невозможности двустороннего доступа к месту измерения необходимо просверлить отверстия в стенках, а измерение проводить с помощью рулетки с зацепом.

3.10. Характер разрушения лакокрасочного покрытия и оценка его защитных свойств определяются в соответствии с ГОСТ 6992-82. При определении отказа защитных свойств лакокрасочного покрытия рекомендуется использовать методику, приведенную в приложении 4.

3.11. При проведении обследования узлов опирания особое внимание уделяется состоянию клиновых деталей, степени коррозионного износа подножников и примыкающих частей ствола, наличию дефектов сварных и болтовых соединений, контролю состояния анкерных болтов опор с оттяжками.

3.12. Обследование элементов стойки опоры (портала) должно производиться с опоры, стационарных или подвесных лестниц, люлек трапов и т.п. При этом особое внимание следует обратить на сопряжение поясов и раскосов стойки опоры, так как здесь возможно развитие щелевой коррозии, наличие дефектных сварных швов, прогибы поясных уголков в пределах панели и сжатых элементов решетки (должны быть не больше 1/750 длины).

3.13. При проведении обследования траверс опорных конструкций осмотр производится с опоры, подъемника телескопической вышки или лестницы. Следует обратить особое внимание на состояние монтажных узлов крепления траверсы к стволу опоры, на состояние тяг траверсы, на степень коррозионного износа поясов траверсы, на узлы крепления оттяжек к траверсе.

3.14. Натурное обследование тросостоек производится с опоры, подъемника телескопической вышки, стационарных или подвесных лестниц. Следует обратить внимание на характер и степень коррозионных повреждений горизонтальных элементов, состояние узлов примыкания к траверсе или стволу опоры (в зависимости от вида опоры).

3.15. При отсутствии сертификатов на сталь или недостаточности имеющихся в них данных необходимо определить качество стали конструкции с оценкой следующих основных свойств: прочность; пластичность; склонность к хрупкому разрушению; возможность сваривания (свариваемость).

3.15.1. В случаях, перечисленных ниже, проводятся дополнительные испытания стали:

при обнаружении в элементах конструкций трещин к других повреждений, когда причина повреждения может быть связана с дефектами материала;

при работе опор и порталов в условиях агрессивной среды более 15 лет;

при несоответствии установленной по чертежам и сертификатам марки стали требованиям современных норм (например, применения кипящей стали вместо полуспокойной или спокойной).

3.15.2. При дополнительных испытаниях следует определять следующие показатели:

содержание в стали углерода, кремния, марганца, серы и фосфора, а для сталей томасовского и бессемеровского производства также азота (для низколегированных сталей дополнительно определяется содержание легирующих компонентов);

временное сопротивление разрыву, предел текучести и относительное удлинение при статическом растяжении;

ударную вязкость при температурах +20, -20, -40, -70°С (температура испытаний определяется требованиями СНиП);

ударную вязкость после механического старения;

распределение сернистых включений способом отпечатков по Бауману (при анализе аварий).

3.15.3. В соответствии с приложением 10 СНиП II-23-81 отбор проб для определения химического состава производится по ГОСТ 7565-81, а отбор заготовок для механических испытаний по ГОСТ 7564-73.

3.15.4. Места отбора проб должны располагаться на наименее нагруженных участках элементов вдали от мест концентраций напряжений.

Для поясов ствола, траверс - в панелях с минимальными усилиями; в раскосах - на свободных полках в узлах; на фасонках с минимально нагруженными раскосами.

Все образцы для механических испытаний вырезают из сортового и фасонного проката - вдоль направления прокатки, а из листового и широкополосного - поперек направления прокатки.

Последующее усиление мест отбора проб следует производить с примыканием элементов усиления к основному металлу внахлест (примыкание встык запрещается).

3.15.5. Испытания на растяжение следует проводить по ГОСТ 1497-84 на разрывных и универсальных машинах.

3.15.6. Методы определения ударной вязкости регламентированы ГОСТ 9454-78.

Для конструкций опор и порталов применяют образцы типа 11-14 с U-образным концентратором. Концентратор напряжения (прорезь) должен выполняться на поверхности, перпендикулярной плоскости прокатки.

3.15.7. Отбор проб для выявления распределения сернистых включений методом снятия отпечатков по Бауману производится в соответствии с ГОСТ 10243-75*.

Образцы пробы вырезаются: из листовой стали - вдоль направления прокатки; из сортового и фасонного проката - поперек направления прокатки.

Рабочая поверхность шлифа должна лежать в плоскости, перпендикулярной направлению прокатки. Для листовой и широкополосной стали шлиф должен иметь поверхность 150 ´ t мм (t - толщина прокатки); для сортового и фасонного проката поверхность шлифа должна быть равна поперечному сечению профиля или его половине.

3.15.8. Химический анализ металла и его механические испытания производятся специализированными организациями, которые дают заключение о качестве стали на основании комплекса результатов проведенных испытаний.

3.15.9. Фактические пределы текучести и временного сопротивления стали возможно получать также косвенными неразрушающими способами, например путем оценки твердости на пределе текучести по ГОСТ 22762-77 с использованием прибора МЭИ-7Т или способом Изосимова.

По первому способу на зачищенном до чистого металла участке с помощью шарика диаметром 10 мм и нажимного устройства делается отпечаток диаметром 0,4 мм, соответствующий появлению текучести стали под вдавливаемым шариком. По измеренному при этом усилию по соответствующей гостированной таблице устанавливается с точностью ±10% предел текучести стали (по ГОСТ 22762-77).

По методу Изосимова предел текучести и пластические характеристики стали определяются по усилию, необходимому для среза резьбы, нарезаемой предварительно в исследуемой стали.

3.15.10. Свариваемость стали может быть определена косвенным путем по химическому составу.