【扩大铝应用（116）】铝材可在输电杆塔中大显身手

目前，我国的输电杆塔大部分是用钢材制造的，用了约200多年，但铁杆塔不足之处是密度大，重且运输不方便，特别是在山区、高原地区，运输、安装、维护都很费劲，还必须定期维护，否则就会锈迹斑斑，甚至损坏。但若是将其用的钢材换成铝材就不一样了。过去担心铝材的强度不高，现在用超高强度铝合金制造完全不成问题。这种合金有足够高的强度，用于制造输配电杆塔绰绰有余，完全能够胜任。

中国电力科学研究院（以下简称电科院）牵头承担的国家电网公司总部管理科技项目“高强铝合金输电杆塔设计加工技术及标准化研究”通过验收。常规输电铁塔采用钢材制造，必须热镀锌，以防腐蚀，但镀锌对环境不利，同时使用时间长了，镀锌层会脱落，且在崎岖山区架设铁塔，搬运材料实属不易。

于是，该项目组探索采用高强铝合金材料替代传统钢材，开展了高强铝合金材料在输电杆塔中应用的技术研发，形成了高强铝合金杆塔原材料，实现了塔材加工免镀锌、质量减轻近45%。

该项目成果已于2022年12月通过验收，可用于铝合金输电杆塔的材料选型、结构设计和产品加工。

中国科学院输配电工程研究所利用项目研究成果，开展了中国首基自立式铝合金杆塔的真型试验。试验塔应用了7A21和7A41高强的铝合金材料，并采用电科院新研发的新型YT截面型材。试验塔布置了60个应变测点和12个位移观测点，全程对铝合金塔的重要构件、节点和整体变形进行应变测量和位移观测。试验共有6个工况，并进行90°大风工况的超载试验。试验成功验证了高强铝合金杆塔的设计方法和加工工艺的合理性。

中科院等项目研究组探索了高强铝合金材料在输电自立式杆塔中应用的全新路线，提出了解决山区塔材运输、镀锌污染和防腐维护问题的新方案，推动了杆塔行业在新材料研发、设计、科研、加工、施工方面的技术进步。

7A21和7A41合金是中国牌号合金，其原始合金为7021及7041，也就是说7A21的成分和性能与7021合金的相当，7A41合金的成分和性能与7041合金的相当。7021是Al-Zn-Mg系合金，7041为Al-Zn-Mg-Cu系合金，按铝工业的习惯，宜把它们称为超强度合金，而不宜称为高强度铝合金。7021合金是一种美国合金，1976年在美国铝业协会公司注册，其标定成分（质量%）：Si0.25，Fe0.40，Cu0.25，Mn0.10，Mg（1.2～1.8），Cr0.05，Zn（5.0～6.0），Ti0.10，Zr（0.08～0.18），其它杂质单个0.05、合金0.15，其余Al。7041合金是一种法国合金，2008年在美国铝业协会公司注册，其标定成分（质量%）：Si0.15，Fe0.25，Cu（0.40～0.9），Mn0.04，Mg（1.5～2.3），Cr 0.04，Zn（5.7～6.7），Ti0.06，Zr（0.05～0.12)，其它杂质单个0.05、合计0.15，其余Al。这是一个很干净的合金，杂质Si、Fe的含量很低。

今年1月12日，高385米的世界最高输电铁塔在江苏顺利封顶。该铁塔是泰州凤城至无锡梅里500千伏输电线路工程的重要组成部分，工程建成后，每年可将约289亿千瓦时的清洁电能从长江北岸送往长江南岸，满足约800万户家庭的日常用电需求。（王祝堂）