Vantagens de aplicação e controle do processo de soldagem de aço de alta resistência Gr65 em postes de transmissão de aço de seção grande de duplo circuito 138kV
Demandas de engenharia de postes de aço de seção grande de circuito duplo de 138kV
138 kV é uma das classes de tensão mais utilizadas no sistema de transmissão e distribuição dos EUA, comumente aplicada na expansão da rede urbana, atualizações de transmissão rural e projetos de interconexão de energia renovável. À medida que as demandas de carga elétrica continuam a crescer,configurações de circuito duploestão se tornando o projeto padrão para linhas de 138 kV – transportando dois circuitos em uma estrutura de polo único, efetivamente duplicando a capacidade de transmissão sem adquirir faixa de domínio adicional.
As configurações de circuito duplo requerem postes de aço para suportarseis condutores(três por circuito) maisFios terra de fibra óptica OPGW, resultando em cargas verticais significativamente maiores, cargas de vento transversais e tensões longitudinais desequilibradas em comparação com projetos de circuito único. Simultaneamente, corredores de transmissão cada vez mais estreitos em áreas urbanas e suburbanas impõem limitações estritas àpegada do posteedimensões estruturais.
Neste contexto de engenharia,aplicação de aço de alta resistênciatornou-se o principal caminho técnico para equilibrar a segurança estrutural, as dimensões dos pólos e a economia do projeto.
Vantagens de desempenho material do Gr65
ASTM A572 Gr65é um tipo de aço estrutural de baixa liga e alta resistência comumente usado para postes de aço de transmissão no mercado dos EUA. Suas principais propriedades mecânicas são as seguintes:
Gr65 oferece umlimite de escoamento mínimo de 450–460 MPa, aproximadamente33% maiordo que 345 MPa do Gr50. Este diferencial de resistência tem importância direta de engenharia no projeto de postes de aço de grande seção de circuito duplo de 138kV:
Sob condições de carga idênticas, o Gr65 permite espessuras de parede menores ou dimensões de seção transversal reduzidas, reduzindo assim o peso geral do poste, o consumo de material e os tamanhos da fundação. Esta vantagem é particularmente valiosa para projetos limitados por limites de comprimento de transporte (seção única ≤55–60 pés) e corredores urbanos estreitos.
Considerações de projeto para postes de aço de seção grande de circuito duplo de 138kV
1. Padrão de Projeto
Postes de aço de circuito duplo 138kV devem ser projetados de acordo comASCE/SEI 48-19, Projeto de Estruturas de Pólos de Transmissão de Aço. Esta norma fornece uma base uniforme para o projeto, detalhamento, fabricação, teste, montagem e montagem de estruturas tubulares de aço formadas a frio, aplicável a estruturas estaiadas e autoportantes com vários tipos de fundação, incluindo caixões de concreto, estacas de aço e embutimento direto..
2. Requisitos de carga
Nas configurações de circuito duplo, os postes de aço devem ser projetados de acordo comNESC C2requisitos de carga, com combinações de carga dependendo do distrito de carga meteorológica do projeto (LEVE/MÉDIO/PESADO) conforme detalhado nas seções anteriores. Para a classe de 138 kV, os casos de projeto típicos incluem:
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Carregamento Distrital: Combinações de pressão do vento e gelo de acordo com a Tabela NESC 250-1
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Carga Extrema de Vento: Regra NESC 250C, aplicável a estruturas com mais de 60 pés de altura
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Tensões do condutor e do fio terra: Tensões longitudinais e transversais de seis condutores em configuração de circuito duplo
3. Seleção de seção transversal e espessura de parede
Postes de aço de seção grande de circuito duplo de 138kV normalmente empregamseções transversais tubulares cônicas poligonais(12 lados, 16 lados ou 18 lados). A seleção da espessura da parede deve satisfazer ambos:
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Boletim RUS 1724E-224requisitos mínimos de espessura de parede: membros principais ≥3/16 polegadas (4,76 mm)
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ASCE/SEI 48-19Flambagem local e verificação de estabilidade geral
Com o aço Gr65, os projetistas podemotimizar a espessura da paredeenquanto mantém a taxa de tensão ≤1,0, normalmente atingindo a espessura da paredereduções de 10% a 15%, correspondente ao peso total do postereduções de 8% a 12%.
4. Compatibilidade com condutores de grande seção
Projetos de circuito duplo de 138kV geralmente empregamcondutores de grande seção, como condutores AAC HAWTHORN de 604 mm². Condutores de grande seção impõem maiores cargas verticais e de vento, exigindo maiorcapacidade de momentode postes de aço. A alta resistência ao escoamento do Gr65 permite maior capacidade de momento nas mesmas dimensões de pólo ou designs de pólo mais compactos sob condições de carga idênticas.
Controle do Processo de Soldagem
Gr65 é umaço de baixa liga de alta resistência, e seus procedimentos de soldagem diferem significativamente daqueles dos aços carbono simples (por exemplo, A36). Os principais pontos de controle do processo de soldagem incluem:
1. Seleção de metal de adição
A soldagem do aço Gr65 requereletrodos de baixo hidrogênio correspondentes. Eletrodos da série ASTM E80XX são recomendados para Gr65, enquanto os aços A36 e Gr50 normalmente usam eletrodos da série ASTM E70XX. O grau de resistência do metal de adição deve corresponder ao metal base para garantir que a resistência da junta soldada atenda ou exceda os valores de projeto.
2. Pré-aquecimento e controle de temperatura entre passagens
Gr65 tem um equivalente de carbono (CE) mais alto do que os aços carbono simples, exigindocontrole de temperaturas de pré-aquecimento e interpassepara evitar rachaduras a frio. As temperaturas específicas de pré-aquecimento dependem da espessura da placa e do método de soldagem, normalmente no100–150°Cfaixa.
3. Processos de soldagem
A soldagem de postes de aço para transmissão normalmente empregaSoldagem com proteção de gás CO₂ ou soldagem automática por arco submerso. Os procedimentos de soldagem devem estar de acordo comAWS D1.1, Código de Soldagem Estrutural - Aço.
4. Tratamento térmico pós-soldagem
Para juntas soldadas de chapa grossa,tratamento térmico pós-soldagem (PWHT)pode ser necessário para aliviar tensões residuais e melhorar a tenacidade. Os requisitos específicos dependem da espessura da placa, da configuração da junta e das condições de serviço.
Conclusão
A aplicação do aço de alta resistência Gr65 em postes de aço de grande seção de circuito duplo de 138kV é essencialmente sobretrocando a resistência do material pela eficiência estrutural— sob condições de carga idênticas, o Gr65 permite espessuras de parede menores e postes mais leves, reduzindo assim os custos de material, transporte e fundação. Com umlimite de escoamento mínimo de 450–460 MParepresentando um aumento de aproximadamente 33% em relação ao Gr50, combinado comASCE/SEI 48-19metodologias de design eAWS D1.1controle do processo de soldagem, o Gr65 oferece uma solução de material que equilibra segurança estrutural e economia para projetos de transmissão de circuito duplo de 138kV nos EUA.
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