Vantaggi applicativi e controllo del processo di saldatura dell'acciaio ad alta resistenza Gr65 in pali di trasmissione in acciaio a sezione larga a doppio circuito da 138 kV

Requisiti tecnici dei pali in acciaio a sezione larga a doppio circuito da 138 kV

138 kV è una delle classi di tensione più utilizzate nel sistema di trasmissione e distribuzione degli Stati Uniti, comunemente applicata nell'espansione della rete urbana, negli aggiornamenti della trasmissione rurale e nei progetti di interconnessione di energie rinnovabili. Poiché le richieste di carico elettrico continuano a crescere,configurazioni a doppio circuitostanno diventando il progetto standard per le linee a 138 kV: trasportano due circuiti su una struttura unipolare, raddoppiando di fatto la capacità di trasmissione senza acquisire ulteriore diritto di precedenza.

Le configurazioni a doppio circuito richiedono pali in acciaio per il supportosei conduttori(tre per circuito) piùCavi di terra in fibra ottica OPGW, con conseguenti carichi verticali, carichi di vento trasversali e tensioni sbilanciate longitudinali significativamente più elevati rispetto ai progetti a circuito singolo. Allo stesso tempo, i corridoi di trasmissione sempre più stretti nelle aree urbane e suburbane impongono rigide limitazioniimpronta del paloEdimensioni strutturali.

In questo contesto ingegneristico,applicazione di acciaio ad alta resistenzaè diventato il percorso tecnico chiave per bilanciare sicurezza strutturale, dimensioni dei pali ed economia del progetto.

Vantaggi prestazionali dei materiali di Gr65

ASTM A572 Gr65è un acciaio strutturale bassolegato ad alta resistenza comunemente utilizzato per i pali in acciaio per trasmissioni nel mercato statunitense. Le sue principali proprietà meccaniche sono le seguenti:

Gr65 offre acarico di snervamento minimo di 450–460 MPa, circa33% in piùrispetto ai 345 MPa del Gr50. Questo differenziale di resistenza ha un significato ingegneristico diretto nella progettazione di pali in acciaio di grande sezione a doppio circuito da 138 kV:

In condizioni di carico identiche, Gr65 consente spessori di parete più piccoli o dimensioni della sezione trasversale ridotte, riducendo così il peso complessivo del palo, il consumo di materiale e le dimensioni della fondazione. Questo vantaggio è particolarmente prezioso per i progetti vincolati da limiti di lunghezza di trasporto (singola sezione ≤55-60 piedi) e corridoi urbani stretti.

Considerazioni sulla progettazione per pali in acciaio a sezione larga a doppio circuito da 138 kV

1. Norma di progettazione

I pali in acciaio a doppia accensione da 138kV devono essere progettati in conformitàASCE/SEI 48-19, Progettazione di strutture di pali di trasmissione in acciaio. Questo standard fornisce una base uniforme per la progettazione, i dettagli, la fabbricazione, il collaudo, l'assemblaggio e il montaggio di strutture tubolari in acciaio formate a freddo, applicabile sia a strutture strallate che autoportanti con vari tipi di fondazione tra cui cassoni di cemento, palificazioni in acciaio e incastro diretto.

2. Requisiti di carico

Nelle configurazioni a doppio circuito, i pali in acciaio devono essere progettati perNESC C2requisiti di carico, con combinazioni di carico che dipendono dal distretto di carico meteorologico del progetto (LEGGERO/MEDIO/PESANTE) come dettagliato nelle sezioni precedenti. Per la classe 138 kV, i casi di progettazione tipici includono:

• Caricamento distrettuale: Combinazioni di pressione del vento e ghiaccio secondo NESC Tabella 250-1

• Carico di vento estremo: Regola NESC 250C, applicabile a strutture superiori a 60 piedi di altezza

• Tensioni del conduttore e del filo di terra: Tensioni longitudinali e trasversali da sei conduttori in configurazione a doppio circuito

3. Selezione della sezione trasversale e dello spessore della parete

Tipicamente vengono utilizzati pali in acciaio di grande sezione a doppio circuito da 138 kVsezioni tubolari rastremate poligonali(12 facciate, 16 facciate o 18 facciate). La selezione dello spessore della parete deve soddisfare entrambi:

• Bollettino RUS 1724E-224requisiti minimi di spessore della parete: elementi principali ≥ 3/16 pollici (4,76 mm)

• ASCE/SEI 48-19instabilità locale e verifica della stabilità complessiva

Con l'acciaio Gr65, i progettisti possonoottimizzare lo spessore delle paretipur mantenendo il rapporto di sollecitazione ≤1,0, ottenendo in genere lo spessore della pareteriduzioni del 10%–15%, corrispondente al peso complessivo del paloriduzioni dell’8%–12%.

4. Compatibilità con conduttori di larga sezione

I progetti a doppio circuito da 138 kV spesso impieganoconduttori di grossa sezione, come i conduttori AAC HAWTHORN da 604 mm². I conduttori di grande sezione impongono carichi verticali e di vento più elevati, richiedendone di piùcapacità di momentodai pali d'acciaio. L'elevato carico di snervamento del Gr65 consente una maggiore capacità di momento con le stesse dimensioni dei poli o design dei poli più compatti in condizioni di carico identiche.

Controllo del processo di saldatura

Gr65 è unacciaio bassolegato ad alta resistenza, e le sue procedure di saldatura differiscono significativamente da quelle degli acciai al carbonio semplici (ad esempio, A36). I punti chiave di controllo del processo di saldatura includono:

1. Selezione del metallo d'apporto

La saldatura dell'acciaio Gr65 richiedeelettrodi a basso contenuto di idrogeno corrispondenti. Gli elettrodi della serie ASTM E80XX sono consigliati per Gr65, mentre gli acciai A36 e Gr50 utilizzano generalmente gli elettrodi della serie ASTM E70XX. Il grado di resistenza del metallo d'apporto deve corrispondere al metallo di base per garantire che la resistenza del giunto saldato soddisfi o superi i valori di progettazione.

2. Preriscaldamento e controllo della temperatura di interpass

Il Gr65 ha un carbonio equivalente (CE) più elevato rispetto agli acciai al carbonio semplici, che richiedonocontrollo delle temperature di preriscaldo e di interpassper evitare screpolature a freddo. Le temperature di preriscaldamento specifiche dipendono dallo spessore della lamiera e dal metodo di saldatura, tipicamente nel100–150°Callineare.

3. Processi di saldatura

Tipicamente si utilizza la saldatura dei pali in acciaio di trasmissioneSaldatura sotto protezione di gas CO₂ o saldatura automatica ad arco sommerso. Le procedure di saldatura devono essere conformiAWS D1.1, Codice di saldatura strutturale - Acciaio.

4. Trattamento termico post-saldatura

Per giunti saldati a lamiera spessa,trattamento termico post-saldatura (PWHT)potrebbe essere necessario per alleviare le tensioni residue e migliorare la tenacità. I requisiti specifici dipendono dallo spessore della piastra, dalla configurazione del giunto e dalle condizioni di servizio.

Conclusione

L’applicazione dell’acciaio altoresistenziale Gr65 nei pali in acciaio di grande sezione a doppia accensione da 138kV riguarda essenzialmentescambiare la forza dei materiali con l’efficienza strutturale— in condizioni di carico identiche, Gr65 consente spessori di parete più piccoli e pesi dei pali più leggeri, riducendo così i costi di materiale, trasporto e fondazione. Con acarico di snervamento minimo di 450–460 MPache rappresenta un aumento di circa il 33% rispetto a Gr50, combinato conASCE/SEI 48-19metodologie di progettazione eAWS D1.1controllo del processo di saldatura, Gr65 offre una soluzione materiale che bilancia sicurezza strutturale ed economia per progetti di trasmissione a doppio circuito da 138 kV negli Stati Uniti.

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