远景钢塔架技术规范

远景钢塔架技术规范1适用范围本规范适用于远景系列风电、输电、通信领域自立式钢塔架的设计、材料采购、加工制造、检验检测、包装运输、现场安装及验收维护工作，涵盖单管塔、桁架塔、格构式塔三种主流结构形式，适用高度范围为10m~180m，适用环境温度为-40℃~50℃，适用海拔高度不超过3500m；海拔超过3500m的区域，应结合高原环境特征对材料性能、防腐等级、电气间隙进行专项校核。其他特殊用途钢塔架可参照本规范执行专项定制化设计。2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件；凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB50017钢结构设计标准GB50205钢结构工程施工质量验收标准GB/T700碳素结构钢GB/T1591低合金高强度结构钢GB/T3098.1紧固件机械性能螺栓、螺钉和螺柱GB/T3098.2紧固件机械性能螺母GB/T8923.1涂覆涂料前钢材表面处理表面清洁度的目视评定GB/T13912金属覆盖层钢铁制件热浸镀锌层技术要求及试验方法GB/T19001质量管理体系要求GB50661钢结构焊接规范JGJ81建筑钢结构焊接技术规程DL/T5344电力通信杆塔设计技术规程GB/T32076风力发电机组塔架IEC61400-1风力发电机组第1部分：设计要求3术语和定义3.1远景钢塔架：指符合远景系列产品载荷接口要求，承担上部设备竖向载荷、水平载荷、疲劳载荷及极端工况冲击载荷的钢制支撑结构，包含塔体本体、连接紧固件、附属平台、爬梯、走线架等配套部件。3.2法兰连接间隙：塔架分段法兰贴合后，未接触部位的最大缝隙宽度，是评价法兰装配精度的核心指标。3.3镀锌层附着量：单位面积钢材表面热浸镀锌层的质量，是衡量防腐性能的关键参数。3.4疲劳载荷循环次数：塔架全寿命周期内承受交变载荷的累计作用次数，风电塔架设计取值不低于2×10^6次。3.5塔架同轴度：塔架组装完成后，各分段中心轴线的重合度偏差，直接影响上部设备运行稳定性。4设计要求4.1载荷条件4.1.1基本载荷组合钢塔架设计应至少包含以下载荷组合，各载荷分项系数应符合GB50017及对应行业标准要求：永久载荷：塔体自重、上部设备自重、附属设施自重，分项系数取1.2；可变载荷：工作状态最大风载荷（按50年一遇10min平均最大风速计算，基本风压取值不低于0.7kPa，沿海高风区按专项评估结果取值）、冰载荷（覆冰厚度按当地30年一遇最大值计算，输电塔额外考虑导线覆冰不平衡张力）、温度载荷（温差取值不小于80℃）、设备运行动载荷（风电塔架包含叶轮不平衡载荷、传动系振动载荷，分项系数取1.4）；偶然载荷：地震载荷（按设防烈度提高一度计算，抗震设防烈度不低于7度）、极端风载荷（100年一遇最大风速）、碰撞载荷（输电塔考虑断线冲击，通信塔考虑维护撞击，风电塔考虑极端工况下叶片扫塔冲击），分项系数取1.0。4.1.2疲劳载荷设计风电钢塔架应按25年设计寿命开展疲劳计算，疲劳载荷谱应包含正常发电、启停、阵风、故障停机等全工况载荷，疲劳强度校核采用损伤累积法，总损伤系数不得超过0.8；输电、通信塔架疲劳设计按50年寿命考虑，交变风载荷循环次数取值不低于1×10^7次。4.1.3变形控制要求塔架顶部最大水平位移不得超过塔架总高度的1/1500，塔筒段局部挠曲度不得超过对应段长度的1/1000；法兰平面度偏差不得超过法兰直径的1/1000，且最大偏差不得大于2mm。4.2结构设计要求4.2.1单管塔设计壁厚取值应符合梯度变化要求，底部段壁厚不小于16mm，顶部段壁厚不小于8mm，相邻段壁厚差不得超过6mm；筒节纵向焊缝应采用全熔透对接焊，同一筒节纵向焊缝数量不得超过2条，相邻纵向焊缝间距不得小于300mm；法兰与筒节连接采用角接全熔透焊，焊脚尺寸不小于筒节壁厚的0.7倍。4.2.2桁架/格构式塔设计主材截面采用等边角钢或无缝钢管，长细比不得超过150，斜材长细比不得超过200，辅材长细比不得超过250；节点板厚度不小于10mm，主材连接节点板应设置加劲肋，节点焊缝长度不得小于杆件宽度的2倍；螺栓节点孔径比螺栓公称直径大1.5~2.0mm，同一节点螺栓数量不得少于2颗，受力方向螺栓排列间距符合GB50017要求。4.2.3接口设计上部设备接口法兰公差应与设备法兰公差匹配，螺栓孔中心圆直径偏差不得超过±0.5mm，相邻螺栓孔中心距偏差不得超过±0.3mm，任意螺栓孔中心距偏差不得超过±0.8mm；爬梯、平台、走线架等附属设施接口位置偏差不得超过±5mm，载荷预留量不小于2kN/㎡。5材料要求5.1钢材5.1.1塔体结构主材优先选用Q355B/C/D低合金高强度结构钢，性能符合GB/T1591要求，屈服强度实测值与抗拉强度实测值的比值不得大于0.85，伸长率不得低于20%，-20℃冲击功（V型缺口）不得小于34J；环境温度低于-20℃的区域应选用Q355E级钢材，-40℃冲击功不小于27J。5.1.2辅材（平台、爬梯、节点板）可选用Q235B碳素结构钢，性能符合GB/T700要求，厚度不小于5mm，不得使用沸腾钢。5.1.3钢材进场应提供质量证明文件，逐批进行化学成分、力学性能复检，复检不合格的钢材不得使用；钢材表面锈蚀、麻点、划痕深度不得超过钢材厚度负偏差的1/2，锈蚀等级不得超过GB/T8923.1规定的C级。5.2紧固件5.2.1结构连接螺栓采用8.8级及以上高强度螺栓，性能符合GB/T3098.1要求，螺母采用同等级配螺母，性能符合GB/T3098.2要求；风电塔架法兰连接螺栓应采用10.9级风电专用高强度螺栓，配套防松垫圈，疲劳强度满足2×10^6次循环载荷下无损伤要求。5.2.2紧固件进场应逐批进行硬度、拉伸、冲击试验，8.8级螺栓硬度应为HRC22~HRC32，10.9级螺栓硬度应为HRC33~HRC39；螺栓螺纹应无毛刺、磕碰、锈蚀，螺纹公差符合6H级要求。5.2.3高强度螺栓连接副应按批配套供应，同批螺栓、螺母、垫圈的硬度差不得超过HRC3。5.3焊接材料5.3.1Q355钢焊接采用E50系列焊条或ER50系列焊丝，Q235钢焊接采用E43系列焊条或ER49系列焊丝，焊接材料性能应与母材力学性能匹配，不得使用受潮、药皮脱落、焊芯生锈的焊接材料。5.3.2埋弧焊焊剂采用HJ431或SJ101，使用前应按产品说明书要求烘干，烘干温度为300~350℃，保温时间不少于2h，烘干后存放于100~150℃保温桶内随用随取。5.4防腐材料5.3.1热浸镀锌用锌锭纯度不得低于99.95%，镀锌过程中添加的合金元素（铝、镍）含量不得超过0.5%，不得添加铅、镉等有害元素。5.3.2表面补涂采用环氧富锌底漆+聚氨酯面漆的配套体系，底漆锌含量不低于80%，干膜厚度不小于80μm，面漆干膜厚度不小于60μm，涂层附着力不低于5MPa。6加工制造要求6.1下料及成型6.1.1钢材下料前应进行矫平，矫平后钢板平面度偏差不得超过1mm/m，型钢直线度偏差不得超过1/1000，且全长偏差不得大于5mm。6.1.2钢板切割采用等离子切割或数控火焰切割，切割面粗糙度Ra≤25μm，切割面缺口深度不得超过1mm，切割后应清除边缘毛刺、氧化皮；坡口加工采用机加工方式，坡口角度偏差不得超过±5°，钝边偏差不得超过±1mm。6.1.3单管塔筒节卷制采用三辊卷板机，卷制后筒节圆度偏差：当筒节直径≤2m时不得超过4mm，2m<筒节直径≤4m时不得超过6mm，筒节直径>4m时不得超过8mm；筒节端面与轴线垂直度偏差不得超过筒节直径的1/1000，且最大偏差不得大于2mm。6.1.4桁架塔杆件下料采用数控锯切，下料长度偏差不得超过±1mm，杆件端面垂直度偏差不得超过0.5mm；弯曲杆件冷弯成型后弯曲半径偏差不得超过设计值的±2%，无明显皱折、凹痕。6.2焊接6.2.1焊接作业人员必须持有特种设备焊接操作人员资格证，施焊项目应与资格证范围一致，首次焊接的钢材、焊接工艺应进行焊接工艺评定，评定合格后方可批量焊接。6.2.2焊接前应清除坡口及两侧各20mm范围内的油污、铁锈、氧化皮，露出金属光泽；当环境温度低于0℃时，应在坡口两侧各100mm范围内进行预热，预热温度不低于50℃，焊接过程中层间温度控制在100~200℃。6.2.3纵向焊缝、环向焊缝、法兰连接焊缝均采用全熔透焊接，焊缝余高为0~3mm，焊缝宽度超出坡口边缘2~3mm；焊缝表面不得有裂纹、气孔、夹渣、未焊透、未熔合等缺陷，咬边深度不得超过0.5mm，连续咬边长度不得超过100mm，焊缝总咬边长度不得超过焊缝总长度的10%。6.2.4焊接完成后应在焊缝附近50mm处打上焊工钢印代号，做好焊接记录；对有延迟裂纹倾向的钢材，应在焊接完成24h后开展无损检测。6.3防腐处理6.3.1镀锌前钢材表面应进行喷砂除锈，除锈等级达到GB/T8923.1规定的Sa2.5级，表面粗糙度达到Ry40~70μm，除锈后4h内必须进行热浸镀锌，不得出现二次锈蚀。6.3.2热浸镀锌温度控制在440~460℃，浸锌时间根据钢材厚度确定：厚度<6mm时浸锌时间为1~3min，厚度6~15mm时浸锌时间为3~5min，厚度>15mm时浸锌时间为5~8min；镀锌后工件应进行水冷，冷却水pH值控制在6~8，避免镀层开裂。6.3.3镀锌层厚度要求：钢材厚度<5mm时，镀锌层平均厚度不小于65μm，局部最小厚度不小于55μm；钢材厚度≥5mm时，镀锌层平均厚度不小于85μm，局部最小厚度不小于70μm；紧固件镀锌层平均厚度不小于50μm，螺纹配合间隙应满足镀锌后自由旋合要求。6.3.4镀锌层表面应均匀、光滑，无漏镀、起皮、鼓泡、裂纹、剥落等缺陷，允许存在轻微的流痕、锌瘤，但其高度不得超过1mm；镀锌层附着力采用锤击法检测，距镀层边缘15mm处用0.5kg锤，以150mm间距连续敲击5点，镀层不脱落、不凸起为合格。6.3.5现场焊接、安装造成的镀层破损区域，应采用动力工具打磨除锈达到St3级后，按要求补涂环氧富锌底漆和聚氨酯面漆，补涂区域应超出破损区域边缘50mm以上，涂层总厚度不低于原镀锌层厚度要求。6.4预组装6.4.1所有分段塔架出厂前必须进行1:1预组装，组装顺序按照现场安装顺序进行，每段连接螺栓应按设计预紧力的30%紧固。6.4.2预组装检查项目及合格标准：塔架总高度偏差不得超过总高度的1/1000，且最大偏差不得超过±20mm；塔架同轴度偏差不得超过总高度的1/1500，且最大偏差不得超过15mm；法兰贴合面间隙：用0.05mm塞尺检查，插入深度不得超过20mm，累计插入长度不得超过法兰周长的10%，局部间隙超过0.05mm且小于0.3mm的区域，应采用不锈钢垫片填实，间隙超过0.3mm的必须返修处理；螺栓穿孔率100%，不得采用气割扩孔，螺栓穿入方向一致，外露螺纹长度为2~3扣。6.4.3预组装合格后应对各段进行编号，标记法兰对合标识，出具预组装记录后方可出厂。7检验检测要求7.1原材料检验7.1.1钢材按同一牌号、同一质量等级、同一厚度、同一炉批号每60t为一批，每批抽取3个试样进行化学成分分析、拉伸试验、冲击试验，不合格的批次应双倍取样复检，仍不合格的判定为整批不合格。7.1.2高强度螺栓按同一性能等级、同一规格、同一炉批号每3000套为一批，每批抽取8套进行硬度试验，2套进行拉伸试验，2套进行冲击试验，扭矩系数按批检测，扭矩系数平均值为0.11~0.15，变异系数不得超过0.01。7.1.3焊接材料按同一型号、同一批号每5t为一批，检查质量证明文件，进行工艺性能试验，不合格的不得使用。7.2工序检验7.2.1下料成型工序逐件检查尺寸偏差、坡口质量、平面度/圆度偏差，不合格的不得进入下一道工序。7.2.2焊缝无损检测要求：纵向、环向全熔透对接焊缝100%进行超声波探伤，探伤等级符合GB50661规定的II级合格；法兰与筒节连接角接焊缝100%进行磁粉或渗透探伤，探伤等级符合I级合格；桁架塔节点焊缝按总数的20%进行抽样探伤，抽样覆盖所有焊工施焊的焊缝，II级合格。7.2.3防腐工序逐件检查镀锌层厚度、附着力、表面质量，每10件抽取1件进行硫酸铜滴定试验，连续4次滴定不出现铜析出为合格。7.3出厂检验7.3.1每台塔架出厂前应进行出厂检验，检验项目包含：外观质量、几何尺寸偏差、焊缝质量、镀锌层质量、预组装记录、附件完整性，所有项目合格后方可出具出厂合格证明。7.3.2出厂交付资料应包含：钢材质量证明文件及复检报告、焊接材料质量证明文件、焊接工艺评定报告、焊缝无损检测报告、紧固件检测报告、镀锌层检测报告、预组装记录、安装说明书、竣工图。8包装运输要求8.1包装8.1.1单管塔分段采用木质鞍座支撑，鞍座与塔体之间垫5mm厚橡胶垫，每段设置2个以上支撑点，支撑点位置避开焊缝，两端法兰采用专用塑料法兰盖保护，法兰面涂防锈脂。8.1.2桁架塔杆件按编号分类捆扎，每捆重量不超过2t，捆扎点不少于3处，杆件之间垫泡沫垫避免摩擦磕碰，螺纹部位涂防锈脂后用塑料套管包裹。8.1.3紧固件、小型附件采用木箱包装，箱内用防潮纸分隔，每个包装箱标注箱号、重量、内装物品名称、数量，附带装箱清单。8.2运输8.2.1运输车辆长度应匹配塔段长度，塔段伸出车辆尾部的长度不得超过2m，最高堆放层数不超过3层，层与层之间垫木质垫块，垫块与下层支撑点对齐。8.2.2运输过程中采用柔性绑带固定，绑带与塔体接触部位垫橡胶垫，绑扎力度以塔段不发生滑动为宜，避免绑带损伤镀锌层。8.2.3运输过程中应避免碰撞、雨淋，沿海运输时应对塔架进行盐雾防护，到货后逐件检查镀锌层损伤情况、法兰面变形情况，有损伤的应现场修复合格后方可交接。9现场安装要求9.1基础验收9.1.1安装前应对钢筋混凝土基础进行验收，基础顶面标高偏差不得超过±2mm，基础中心轴线偏差不得超过±3mm，预埋地脚螺栓中心距偏差不得超过±1mm，露出基础顶面长度偏差为+20~+30mm，螺纹无损伤、锈蚀。9.1.2基础混凝土强度达到设计强度的100%，基础回填土压实系数不小于0.95，方可进行塔架安装。9.2安装作业9.2.1吊装机械额定起重量应大于吊装段重量的1.2倍，吊装吊点位置符合设计要求，吊装过程中塔段保持水平，避免与其他物体碰撞。9.2.2法兰连接前应清理法兰面的油污、灰尘、防锈脂，检查法兰面无变形、磕碰，按对角交替顺序紧固螺栓，分三次紧固：第一次预紧力为设计值的50%，第二次为设计值的80%，第三次为设计值的100%，紧固后用扭矩扳手逐颗检查，扭矩偏差不得超过设计值的±5%。9.2.3桁架塔安装应从下往上逐段组装，每组装完成一段立即测量垂直度，单段垂直