皖電東送淮南至上海特高壓交流輸電示范工程一般線(xiàn)路工程是一條特高壓雙回輸電線(xiàn)路，鐵塔全部采用鋼管塔，鐵塔平均高度為110m、單基平均重量為180t，鋼管塔主材全部采用法蘭連接。在浙北-滬西段已經(jīng)完工的鐵塔法蘭螺栓緊固過(guò)程中，特別是初期，經(jīng)常出現(xiàn)螺栓緊了又松、松了再緊的情況，致使鐵塔螺栓緊固率達(dá)不到驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，并且低效率的重復(fù)施工也給施工單位造成巨大的人力資源浪費(fèi)。      

針對(duì)上述情況，上海恒剛儀器儀表有限公司針對(duì)法蘭螺栓的緊固進(jìn)行了專(zhuān)題攻關(guān)，并邀請(qǐng)有關(guān)螺栓廠(chǎng)家、扭矩扳手廠(chǎng)家的技術(shù)骨干參與，一起分析原因、制定措施、現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證、總結(jié)評(píng)價(jià)，以解決法蘭螺栓緊固的難題。

1 法蘭螺栓緊固的特點(diǎn)與難點(diǎn)

皖電東送淮南至上海特高壓交流輸電示范工程一般線(xiàn)路工程全線(xiàn)采用雙回路鋼管塔，鋼管塔主材全部采用法蘭連接。分析來(lái)看，鋼管塔法蘭螺栓緊固具有如下難點(diǎn)：

（1）螺栓緊固工作量大：法蘭連接螺栓規(guī)格從M20到M56，有12種規(guī)格之多，單基鐵塔螺栓平均15000顆，法蘭螺栓占一半以上，緊固工作量之大，在以往工程中未曾      出現(xiàn)。      （2）螺栓扭矩值要求高：根據(jù)電力規(guī)劃設(shè)計(jì)總院中國(guó)電力工程顧問(wèn)集團(tuán)公司文件（電規(guī)電網(wǎng)[2012]99號(hào)），交流建設(shè)部最終確定的螺栓扭矩最大為2500N.m（M56），相對(duì)于以往輸電線(xiàn)路工程而言，扭矩值要求高出很多，如向家壩-上海±800kV直流輸電線(xiàn)路工程大跨越鋼管塔，大法蘭螺栓扭矩值僅為本工程的1/3。

（2）（3）塔上施工作業(yè)難度大：本工程鐵塔高度平均110m，高度較高，電動(dòng)定扭矩扳手重量較大，攜帶不便，且高處施工時(shí)施工人員站位困難，行動(dòng)受到局限，以正確的姿勢(shì)操作電動(dòng)定扭矩扳手，難度很大。

（3）（4）緊固用工具的制約：本工程推廣應(yīng)用的電動(dòng)定扭矩扳手是法蘭螺栓緊固不可替代的工具，但由于第一次大面積推廣使用，廠(chǎng)家制造經(jīng)驗(yàn)不足，工具性能不完善，再加之施工人員操作經(jīng)驗(yàn)的欠缺，成為制約螺栓緊固效率的主要因素。      2 法蘭螺栓緊固的工器具選擇      本工程法蘭螺栓緊固采取的主要緊固工具shou選電動(dòng)定扭矩扳手，手動(dòng)定扭矩扳手及扭矩倍增器作為補(bǔ)充使用      工具。      2.1 電動(dòng)定扭矩扳手      電動(dòng)定扭矩扳手參數(shù)及特征：（1）扭矩范圍為100～3000Nm，預(yù)定扭矩可無(wú)級(jí)設(shè)定；（2）扭距精度達(dá)到±5%，重復(fù)性精度達(dá)到±3%；（3）反力臂卡死按鈕自動(dòng)回退并可360°旋轉(zhuǎn)；工作頭亦360°旋轉(zhuǎn)；（4）工作電壓為常規(guī)220V數(shù)字顯示，更加直觀。      2.2 手動(dòng)定扭矩扳手及扭矩倍增器      2.2.1 扭矩倍增器參數(shù)及特征：（1）每一階層齒輪扭矩放大倍率因子一般為5，常規(guī)比倍有1∶5、1∶15、1∶15.5等；（2）反力臂可360°旋轉(zhuǎn)；進(jìn)口倍增器扭距精度可達(dá)到±4%；（3）齒輪采用合金鋼特殊加工及熱處理，強(qiáng)      度高。      2.2.2 手動(dòng)定扭矩扳手參數(shù)及特征：（1）無(wú)加長(zhǎng)柄，重量輕，操作方便，數(shù)字顯示，更加直觀，精度高，可達(dá)到±1%；（2）示值跟蹤：加力過(guò)程中，跟蹤顯示所加扭矩值；（3）峰值保持：加力過(guò)程中，顯示值隨著加固力矩的增大而增大，一但加力停止，峰值保持能顯示加力前的最大力矩值，使用者可以檢查力矩值的大??；（4）預(yù)置報(bào)警：緊固前預(yù)先設(shè)定需要的緊固力矩，在緊固過(guò)程中，當(dāng)緊固力矩到預(yù)定的力矩值時(shí)，預(yù)置報(bào)警燈點(diǎn)亮同時(shí)報(bào)警聲響起，提示停止加力。      2.3 兩種緊固工具的使用特點(diǎn)      作為本工程法蘭螺栓緊固的主要工具，根據(jù)在施工過(guò)程中的使用情況，本文對(duì)電動(dòng)定扭矩扳手、手動(dòng)定扭矩扳手及扭矩倍增器的特點(diǎn)及適用條件作了如下總結(jié)：      2.3.1 電動(dòng)定扭矩扳手：（1）電動(dòng)定扭矩扳手扭矩可調(diào)，可適應(yīng)各種規(guī)格螺栓的緊固；（2）電氣化施工大大地提高了螺栓緊固效率，省時(shí)省力；（3）采用數(shù)字顯示模式，讀數(shù)直觀，操作方便；（4）大扭矩的電動(dòng)扳手自重較大，在高空作業(yè)中還有很大的局限性；（5）扳手操作時(shí)角度需要保持在90°，高空作業(yè)時(shí)由于站位困難，扳手容易損壞；（6）當(dāng)電源線(xiàn)超過(guò)100m時(shí)，會(huì)出現(xiàn)明顯電壓降，影響扳手的扭矩；（7）對(duì)發(fā)電機(jī)要求較高，發(fā)電機(jī)功率不滿(mǎn)足或頻率正弦波形的不同會(huì)導(dǎo)致電動(dòng)扭矩扳手的扭矩值不穩(wěn)甚至電動(dòng)扭矩扳手無(wú)法啟動(dòng)；（8）同一顆螺栓不能進(jìn)行二次同樣扭矩值的螺栓緊固，如采用同扭矩二次緊固，則電動(dòng)定扭矩扳手在重復(fù)緊固時(shí)要先將電機(jī)回轉(zhuǎn)再進(jìn)行二次緊固，禁止緊固到位后不回轉(zhuǎn)電機(jī)即采用相同扭矩緊固。

（4）2.3.2 手動(dòng)定扭矩扳手及扭矩倍增器：（1）手動(dòng)定扭矩扳手十分輕巧，配合扭矩倍增器使用輸出扭矩很大，避免使用加長(zhǎng)手柄，操作方便；（2）作為電動(dòng)定扭矩扳手的補(bǔ)充，適用于高空作業(yè)及電動(dòng)扭矩扳手不好操作的地方；（3）價(jià)格適中，不易損壞；緊固效率比較低，費(fèi)時(shí)      費(fèi)力。      3 法蘭螺栓緊固的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)      

3.1 試驗(yàn)內(nèi)容：本工程用最大的法蘭螺栓規(guī)格為M56、8.8級(jí)，扭矩值設(shè)計(jì)2500Nm。如此大的扭矩在輸電線(xiàn)路為shou次使用，以往沒(méi)有應(yīng)用先例，為此，我們選擇M56的法蘭螺栓，進(jìn)行緊固試驗(yàn)，試驗(yàn)在20標(biāo)段江蘇送變電施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行，試驗(yàn)設(shè)備為電動(dòng)定扭矩扳手及力矩檢測(cè)扳手，對(duì)2個(gè)主材法蘭盤(pán)，共56個(gè)M56法蘭螺栓進(jìn)行了2次緊固試驗(yàn)，試驗(yàn)前對(duì)螺栓進(jìn)行對(duì)稱(chēng)編號(hào)，緊固時(shí)按十字型先緊固好沿鐵塔中心及其90°方向的4顆螺栓，其余螺栓依次按對(duì)稱(chēng)的順序緊固（緊固順序及編號(hào)示意圖見(jiàn)圖1），每個(gè)法蘭盤(pán)螺栓緊固分3次。試驗(yàn)完成3天后，監(jiān)理項(xiàng)目部又對(duì)試驗(yàn)的56顆螺栓進(jìn)行了復(fù)檢。 ??第一次試驗(yàn)，用一套電動(dòng)定扭矩值扳手進(jìn)行單個(gè)對(duì)稱(chēng)緊固，為確保扭矩值達(dá)標(biāo)，分3次進(jìn)行緊固。初次緊固力矩為1500Nm，第二次緊固力矩為2200Nm，第三次緊固按照設(shè)計(jì)值2500Nm進(jìn)行緊固：      第一步：對(duì)法蘭螺栓進(jìn)行初次緊固，電動(dòng)定扭矩扳手調(diào)整到1500Nm的扭矩，按十字對(duì)稱(chēng)法將螺栓全部緊固。      第二步：用2200Nm的扭矩，對(duì)初次緊固的螺栓進(jìn)行第二次緊固，先十字對(duì)稱(chēng)緊8顆螺栓，緊固完成后，利用力矩檢測(cè)扳手進(jìn)行檢測(cè)，8顆螺栓全部達(dá)到2200Nm的扭矩值。      第三步：繼續(xù)用2200Nm的扭矩，按十字對(duì)稱(chēng)法將剩余未緊固螺栓全部緊完。完成后用檢測(cè)扳手檢測(cè)，本次緊固的螺栓全部達(dá)到扭矩值，但第二步先緊固的8顆螺栓有5顆松動(dòng)。      第四步：電動(dòng)定扭矩扳手調(diào)整到2500Nm的扭矩，對(duì)螺栓進(jìn)行第三次緊固，先十字對(duì)稱(chēng)緊8顆，緊固完成后，利用力矩檢測(cè)扳手進(jìn)行檢測(cè)，8螺栓全部達(dá)到2500Nm的扭矩值。      第五步：繼續(xù)用2500Nm的扭矩，按十字對(duì)稱(chēng)法將未緊固螺栓全部緊完。完成后，利用力矩檢測(cè)扳手進(jìn)行檢測(cè)，本次緊固的螺栓全部達(dá)到扭矩值，但第四步先緊固的8顆螺栓有4顆松動(dòng)。      第二次試驗(yàn)，用兩套電動(dòng)定扭矩扳手進(jìn)行雙向同時(shí)對(duì)稱(chēng)操作，為確保扭矩值達(dá)標(biāo)，仍分3次進(jìn)行緊固，初次緊固力矩為1500Nm，第二次緊固力矩為2200Nm，第三次按設(shè)計(jì)值2500Nm緊固，步驟與第一次試驗(yàn)相同，但是第三步及第五步僅有2顆螺栓松動(dòng)。      3天后進(jìn)行復(fù)檢，用力矩檢測(cè)扳手對(duì)56顆螺栓進(jìn)行復(fù)查，發(fā)現(xiàn)56顆螺栓都達(dá)不到設(shè)計(jì)力矩，力矩?fù)p失較大。

（5）.2 數(shù)據(jù)分析      3.2.1 對(duì)于采用一套電動(dòng)定扭矩扳手進(jìn)行單個(gè)對(duì)稱(chēng)緊固的法蘭，雖然緊固順序正確，但是由于緊固過(guò)程中法蘭不是以平行的方式閉合，造成最先緊固的螺栓受到影響而      松動(dòng)。      3.2.2 采用2套電動(dòng)定扭矩扳手進(jìn)行雙向同時(shí)對(duì)稱(chēng)緊固，效果比采用一套有了明顯的改善，但是由于施工裝備及高空作業(yè)的局限性，無(wú)法在一個(gè)法蘭盤(pán)上配置更多的電動(dòng)定扭矩扳手。      3.2.3 由于墊片及螺栓的鍍鋅等原因，螺栓緊固一段時(shí)間后會(huì)有力的損失。      3.2.4 隨著塔身的升高，塔體重量不斷增加，對(duì)于底部先期預(yù)緊的螺栓扭矩會(huì)出現(xiàn)預(yù)緊扭矩下降。      4 法蘭螺栓緊固的方法與措施      試驗(yàn)完成后，業(yè)主、監(jiān)理、施工單位、緊固件及緊固設(shè)備廠(chǎng)家的代表對(duì)本次試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了分析討論，總結(jié)防止法蘭螺栓松動(dòng)的有效緊固方法及措施如下：      4.1 法蘭螺栓緊固的方法      （1）嚴(yán)格按“十"字法的順序?qū)β菟ㄖ饌€(gè)緊固，并且應(yīng)用兩套電動(dòng)（手動(dòng)）定扭矩扳手進(jìn)行雙向同時(shí)對(duì)稱(chēng)操作；（2）應(yīng)嚴(yán)格按規(guī)定的力矩實(shí)施緊固，確保使用力矩的一致性；（3）保持緊固件表面的清潔，防止沾附泥土等增加扭矩系數(shù)的臟物；正確使用電動(dòng)扳手，緊固時(shí)使得套筒與法蘭盤(pán)平面保持垂直狀態(tài)；（4）對(duì)無(wú)法采用電動(dòng)扳手緊固的螺栓，應(yīng)對(duì)螺母內(nèi)螺紋及螺母下支撐面充分涂抹黃油，然后采用手動(dòng)扳手緊固；（5）螺栓跟轉(zhuǎn)時(shí)，緊固時(shí)需要用扳手扣死，要配備專(zhuān)用扣環(huán)；（6）現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)，電動(dòng)扭力扳手上設(shè)定扭力值時(shí)可適當(dāng)提高5%；（7）由于螺栓鍍鋅等因素的影響，采取三步緊固法，可有效降低預(yù)緊力損失的現(xiàn)象：第一步，shou次安裝時(shí)，螺栓分3次進(jìn)行緊固，初次及第二次緊固采用設(shè)計(jì)扭矩的50%～80%緊固，第三次緊固采用設(shè)計(jì)扭矩緊固；第二步，待鐵塔組立完畢間隔數(shù)天后（直線(xiàn)塔7天，轉(zhuǎn)角塔15天），復(fù)緊一次；第三步，一個(gè)月后進(jìn)行第二次復(fù)緊。      4.2 法蘭螺栓緊固的組織措施      加大投入，大扭矩電動(dòng)定扭矩扳手為電動(dòng)工具行業(yè)的shou創(chuàng)，在特高壓工程中也是第一次大范圍推廣使用，扳手的性能還不完善，容易損壞，施工單位應(yīng)提前策劃，保證電動(dòng)定扭矩扳手的數(shù)量和施工人員的投入能夠滿(mǎn)足要求。      加大培訓(xùn)力度，組織電動(dòng)定扭矩扳手的操作人員進(jìn)行統(tǒng)一培訓(xùn)及現(xiàn)場(chǎng)操作指導(dǎo)，掌握操作要領(lǐng)，避免由于操作不當(dāng)致使扳手損壞。  

（6） 針對(duì)以上問(wèn)題上海恒剛廠(chǎng)家還特意構(gòu)建溝通平臺(tái)，施工單位及時(shí)向廠(chǎng)家反饋施工中遇到的問(wèn)題，廠(chǎng)家在很快的時(shí)間內(nèi)予以解決，保證現(xiàn)場(chǎng)的連續(xù)施工。  采用以上方法緊固，大大提高了鋼管塔法蘭螺栓的緊固率，但同時(shí)在實(shí)際應(yīng)用中也出現(xiàn)了許多新的問(wèn)題，如部分法蘭螺栓采用兩套電動(dòng)定扭矩扳手同時(shí)緊固時(shí)由于受作業(yè)面限制施工人員操作困難、效率較低，此問(wèn)題尚無(wú)有效解決辦法，需在后續(xù)施工中進(jìn)一步摸索探討，加以解決。為此，應(yīng)發(fā)揮業(yè)主及監(jiān)理單位的協(xié)調(diào)職能，加強(qiáng)各施工單位間的溝通，相互學(xué)習(xí)，取長(zhǎng)補(bǔ)短，共同探討解決法蘭螺栓緊固難的方法，為后續(xù)的鐵塔檢修提供技術(shù)支持，以確保工程目標(biāo)的順利實(shí)現(xiàn)，同時(shí)，也為后續(xù)特高壓工程積累經(jīng)驗(yàn)，打下堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：商彬 周振國(guó)