盘型悬式绝缘子钢脚材料热处理工艺优化及其低周疲劳性能

输变电线路盘型悬式绝缘子钢脚的疲劳断裂会导致绝缘子掉串事故的发生,不合理的热处理工艺是钢脚失效的主要原因。针对几种常用盘形悬式绝缘子钢脚金属材料,对其开展淬火+回火及正火热处理试验,采用光学显微镜、扫描电镜、电子万能材料试验机和低周疲劳试验等研究了其显微组织、力学性能和低周疲劳性能,以便获得其优化的热处理工艺。结果表明:淬火加中、低温回火态45、20Mn2、20MnV钢具有高的强度和硬度,但塑韧性及抗低周疲劳性能低。而调质态45、20Mn2、20MnV钢及正火态Q235钢强度、硬度适中,塑韧性显著提高,且抗低周疲劳性能优良。据此,确定了各钢脚用钢的最佳热处理工艺,显著提高绝缘子钢脚在恶劣天气条件下的服役可靠性。

显微结构对瓷绝缘子钢脚力学性能及运行可靠性的影响

输电线路线盘形悬式绝缘子掉串事故大多源于钢脚球头部位的断裂。在对国内两个厂家的4种盘形悬式绝缘子用钢脚开展成分、显微组织结构及力学性能测试分析的基础上,采用有限元分析软件对相应钢脚进行静力学分析及疲劳寿命计算。研究表明,这4种钢脚均含有氧化物、硫化物夹杂物及大块的铁素体,力学性能达不到相关国家标准的要求。有限元模拟证实在绝缘子服役条件下,钢脚球头部位存在应力集中,导致钢脚疲劳寿命降低。钢脚材料冶金质量不佳,不合理热处理工艺下显微组织不良,加之在导线覆冰、舞动等恶劣条件下,钢脚球头部位承受大的循环应力,最终导致钢脚疲劳断裂。