输电铁塔塔材韧性评估方法及装置与流程

本发明涉及输变电技术领域，具体而言，涉及一种输电铁塔塔材韧性评估方法及装置。

背景技术：

特高压技术是构建全球能源互联网、实现能源资源统筹开发、配置和利用的基础，因为只有电压等级高、输送容量大、输送距离远的特高压交、直流电网才能实现全球各大洲之间、洲内能源基地与负荷中心之间的能量输送。

目前，我国正在积极开展特高压输电工程。与中低纬度地区相比，部分特高压输电工程处于高纬度地区，冬季温度很低，最低气温可达-40℃以下。在-40℃低温条件下，常用的输电铁塔角钢的韧性和塑性都大幅度降低，极易出现角钢断裂的现象，进而影响输电铁塔的稳定性。因此，输电铁塔塔材的韧性评估对于输电铁塔塔材在低温环境的应用具有重要意义。但是，目前，还没有在低温下对输电铁塔塔材进行韧性评估的方法，因此不利于输电铁塔塔材在低温环境下的应用。

技术实现要素：

鉴于此，本发明提出了一种输电铁塔塔材韧性评估方法及装置，旨在解决目前不能对低温下输电铁塔塔材韧性进行评估的问题。

一个方面，本发明提出了一种输电铁塔塔材韧性评估方法，该方法包括如下步骤：平均冲击功确定步骤，将与输电铁塔塔材相同的多个试样在不同预设温度下进行冲击试验，并计算每一个预设温度下的试样平均冲击功；韧脆转变曲线确定步骤，根据各预设温度下的试样平均冲击功确定输电铁塔塔材的韧脆转变曲线；韧脆转变温度值确定步骤，根据输电铁塔塔材的韧脆转变曲线确定输电铁塔塔材的韧脆转变温度值；韧性评估步骤，将输电铁塔塔材的韧脆转变温度值与使用温度值进行比较，如果输电铁塔塔材的韧脆转变温度值小于使用温度值，则确定输电铁塔塔材在该使用温度下韧性合格。

进一步地，上述输电铁塔塔材韧性评估方法中，平均冲击功为在每一个预设温度下进行冲击试验的各试样的冲击功的和除以试样的个数。

进一步地，上述输电铁塔塔材韧性评估方法中，韧脆转变曲线确定步骤进一步包括：输电铁塔塔材的韧脆转变曲线确定为韧脆转变温度-平均冲击功曲线，输电铁塔塔材的韧脆转变曲线的纵坐标表示试样平均冲击功，输电铁塔塔材的韧脆转变曲线的横坐标表示各预设温度。

进一步地，上述输电铁塔塔材韧性评估方法中，韧性评估步骤进一步包括：将输电铁塔塔材韧脆转变曲线的最高点确定为上平台值a，将输电铁塔塔材的韧脆转变曲线的最低点确定为下平台值b；根据公式c＝b+k(a-b)计算韧脆转变点的纵坐标值c，其中，k为韧性系数；根据韧脆转变点的纵坐标值c在输电铁塔塔材韧脆转变曲线上确定韧脆转变点的横坐标值，韧脆转变点的横坐标值即为韧脆转变温度值。

进一步地，上述输电铁塔塔材韧性评估方法中，判定步骤进一步包括：如果输电铁塔塔材的韧脆转变温度值大于等于使用温度值，则确定输电铁塔塔材在该使用温度下韧性不合格。

本发明通过确定输电铁塔塔材的韧脆转变温度值，并将输电铁塔塔材的韧脆转变温度值与使用温度值进行比较，如果输电铁塔塔材的韧脆转变温度值小于使用温度值，则确定输电铁塔塔材在各预设温度下韧性合格，此方法可以在低温下进行输电铁塔塔材的韧性评估，有利于输电铁塔塔材在低温环境下的应用。

另一方面，本发明还提出了一种输电铁塔塔材韧性评估装置，该装置包括：平均冲击功确定模块，用于将与输电铁塔塔材相同的多个试样在不同预设温度下进行冲击试验，并计算每一个预设温度下的试样平均冲击功；韧脆转变曲线确定模块，用于根据各预设温度下的试样平均冲击功确定输电铁塔塔材的韧脆转变曲线；韧脆转变温度值确定模块，用于根据输电铁塔塔材的韧脆转变曲线确定输电铁塔塔材的韧脆转变温度值；韧性评估模块，用于将输电铁塔塔材的韧脆转变温度值与使用温度值进行比较，如果输电铁塔塔材的韧脆转变温度值小于使用温度值，则确定输电铁塔塔材在该使用温度下韧性合格。

进一步地，上述输电铁塔塔材韧性评估装置中，平均冲击功为在每一个预设温度下进行冲击试验的各试样的冲击功的和除以试样的个数。

进一步地，上述输电铁塔塔材韧性评估装置中，韧脆转变曲线确定模块还用于：输电铁塔塔材的韧脆转变曲线确定为韧脆转变温度-平均冲击功曲线，输电铁塔塔材的韧脆转变曲线的纵坐标表示试样平均冲击功，输电铁塔塔材的韧脆转变曲线的横坐标表示各预设温度。

进一步地，上述输电铁塔塔材韧性评估装置中，韧性评估模块包括：确定第一子模块，用于将输电铁塔塔材韧脆转变曲线的最高点确定为上平台值a，将输电铁塔塔材的韧脆转变曲线的最低点确定为下平台值b；计算子模块，用于根据公式c＝b+k(a-b)计算韧脆转变点的纵坐标值c，其中，k为韧性系数；确定第二子模块，用于根据韧脆转变点的纵坐标值c在输电铁塔塔材韧脆转变曲线上确定韧脆转变点的横坐标值，韧脆转变点的横坐标值即为韧脆转变温度值。

进一步地，上述输电铁塔塔材韧性评估装置中，韧性评估模块还用于：如果输电铁塔塔材的韧脆转变温度值大于等于使用温度值，则确定输电铁塔塔材在该使用温度下韧性不合格。

本发明通过韧脆转变温度确定模块确定输电铁塔塔材的韧脆转变温度，再通过韧性评估模块将输电铁塔塔材的韧脆转变温度值与使用温度值进行比较，如果试样的韧脆转变温度值小于使用温度值，则确定输电铁塔塔材在该使用温度下韧性合格，该装置可以在低温下进行输电铁塔塔材的韧性评估，有利于输电铁塔塔材在低温环境下的应用。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本发明实施例提供的输电铁塔塔材韧性评估方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的输电铁塔塔材预设温度冲击试验曲线示意图；

图3为本发明实施例提供的输电铁塔塔材韧性评估方法的又一流程图；

图4为本发明实施例提供的输电铁塔塔材韧性评估装置的结构框图；

图5为本发明实施例提供的输电铁塔塔材韧性评估装置中，韧脆转变温度确定模块的结构框图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

方法实施例：

参见图1，图1为本发明实施例提供的输电铁塔塔材韧性评估方法的流程图。如图所示，该方法包括如下步骤：

平均冲击功确定步骤S1，将与输电铁塔塔材相同的多个试样在不同预设温度下进行冲击试验，并计算每一个预设温度下的试样平均冲击功。

具体地，多个试样的参数与输电铁塔塔材的参数相同，其中，参数可以包括：材质、直径、形状、壁厚等。试样可以选取为3～5个。不同的预设温度可以根据实际情况进行选取，在本实施例中，该不同的预设温度中最高可以为20℃，最低可以为-70℃，并且，相邻的试验温度之间的温度差小于等于10℃。多个试样进行的冲击试验可以通过冲击试验机进行，该不同的预设温度可以在冲击试验机上进行预先设定。当冲击试验机的试验温度每达到一个预设温度时，该冲击试验机同时对各试样进行冲击功试验；也可以是，该冲击试验机在每达到的一个预设温度下依次逐个地对各试样进行冲击功试验。

平均冲击功为在每一个预设温度下进行冲击试验的各试样的冲击功的和除以试样的个数。具体地，在某一预设温度下，将各试样的冲击功相加再除以试样的个数，即得到该预设温度下多个试样的平均冲击功。由于不同的预设温度为多个，故平均冲击功也为多个。

在本实施例中，由于各试样的参数与输电铁塔塔材的参数相同，所以，在各预设温度下的试样平均冲击功与在各预设温度下的输电铁塔塔材的平均冲击功相同。

试验时，将3～5个试样均放入冲击试验机内，设定冲击试验的不同的预设温度，可以为20℃、10℃、0℃、-10℃、-20℃等。启动冲击试验机，使试验温度达到第一预设温度，如20℃，对各试样同时进行冲击试验，冲击试验结束后，读取每一个试样的冲击功，将每一个试样的冲击功相加再除以试样的个数，求得并记录在第一预设温度下的多个试样的平均冲击功。然后，再启动冲击试验机，使试验温度达到第二预设温度，如10℃，对各试样进行冲击试验，读取每一个试样的冲击功，将每一个试样的冲击功相加再除以试样的个数，求得并记录在第二预设温度下的多个试样的平均冲击功。根据预先设定的不同试验温度依次重复上述试验步骤，获得在各不同预设温度下的多个试样的平均冲击功。

韧脆转变曲线确定步骤S2，根据各预设温度下的试样平均冲击功确定输电铁塔塔材的韧脆转变曲线。

具体地，首先建立直角坐标系，将各预设温度下的多个试样的平均冲击功描点于该直角坐标系，用平滑的曲线将各个点连接。

韧脆转变温度值确定步骤S3，根据输电铁塔塔材的韧脆转变曲线确定输电铁塔塔材的韧脆转变温度值。

具体地，在输电铁塔塔材的韧脆转变曲线上确定出输电铁塔塔材的韧脆转变点，根据该韧脆转变点从韧脆转变曲线上查找到对应的韧脆转变温度值。其中，输电铁塔塔材的韧脆转变点表示的是在该点输电铁塔塔材的韧性和脆性发生了转变，当低于韧脆转变温度值时，输电铁塔塔材脆性较大；当高于韧脆转变温度值时，输电铁塔塔材韧性较大。

根据韧脆转变曲线确定出的韧脆转变温度值是试样的韧脆转变温度值，由于各试样的参数与输电铁塔塔材的参数相同，所以试样的韧脆转变温度值等于输电铁塔塔材的韧脆转变温度值。

韧性评估步骤S4，将输电铁塔塔材的韧脆转变温度值与使用温度值进行比较，如果输电铁塔塔材的韧脆转变温度值小于使用温度值，则确定输电铁塔塔材在该使用温度值下韧性合格。如果输电铁塔塔材的韧脆转变温度值大于等于使用温度值，则确定输电铁塔塔材在该使用温度下韧性不合格。

具体地，使用温度值为输电铁塔塔材在实际使用地区的最低温度值。当输电铁塔塔材的韧脆转变温度值小于使用温度值时，则表示该塔材在该使用温度值时韧性合格。当输电铁塔塔材的韧脆转变温度值大于等于使用温度值时，则表示该塔材在该使用温度值时韧性不合格。

本实施例中，通过确定输电铁塔塔材的韧脆转变曲线，根据该韧脆转变曲线确定出输电铁塔塔材的韧脆转变温度值，再根据该韧脆转变温度值判断输电铁塔塔材在使用温度下的韧性是否合格，该方法能够准确测试输电铁塔塔材在低温下的韧性情况，实现了对低温下输电铁塔塔材韧性的评估，进而为低温地区输电铁塔的设计和事故分析提供了理论依据和技术支撑，有利于输电铁塔塔材在低温环境下的应用，解决了目前不能对低温下输电铁塔塔材韧性进行评估的问题，并且，该方法简单、方便，易于实现。

参见图2，图2为本发明实施例提供的输电铁塔塔材预设温度冲击试验曲线示意图。如图所示，韧脆转变曲线确定步骤进一步包括：输电铁塔塔材的韧脆转变曲线确定为韧脆转变温度-平均冲击功曲线，输电铁塔塔材的韧脆转变曲线的纵坐标表示试样平均冲击功，输电铁塔塔材的韧脆转变曲线的横坐标表示各预设温度。

具体地，建立输电铁塔塔材的韧脆转变曲线的直角坐标系，横坐标为上述平均冲击功确定步骤中确定出的各不同的预设温度，纵坐标为上述平均冲击功确定步骤中确定出的多个试样的平均冲击功，即多个输电铁塔塔材的平均冲击功。

可以看出，本实施例中，将输电铁塔塔材的韧脆转变曲线确定为韧脆转变温度-平均冲击功曲线，将输电铁塔塔材的韧脆转变曲线的纵坐标表示试样平均冲击功，输电铁塔塔材的韧脆转变曲线的横坐标表示各预设温度，能够使试样在不同预设温度下的平均冲击功更加简洁明了的表现出来，有利于输电铁塔塔材的韧性评估。

参见图3，图3为本发明实施例提供的输电铁塔塔材韧性评估方法的又一流程图。如图所示，韧脆转变温度值确定步骤进一步包括：

步骤S31，将输电铁塔塔材韧脆转变曲线的最高点确定为上平台值a，将输电铁塔塔材韧脆转变曲线的最低点确定为下平台值b；

具体地，上平台值a为多个试样在不同预设温度下的平均冲击功中的最大平均冲击功，下平台值b为多个试样在不同预设温度下的平均冲击功中的最小平均冲击功。

步骤S32，根据公式c＝b+k(a-b)计算韧脆转变点的纵坐标值c，其中，k为韧性系数；

具体地，将上述步骤得到的a和b的值带入公式c＝b+k(a-b)中，以求得c的值。其中，韧性系数k为韧性系数，表示韧性性能余度。k的取值可以为10％～50％，优选地，k的值为15％、20％、30％、40％、50％。

步骤S33，根据韧脆转变点的纵坐标值c在输电铁塔塔材韧脆转变曲线上确定韧脆转变点的横坐标值，韧脆转变点的横坐标值即为韧脆转变温度值。

具体地，在输电铁塔塔材韧脆转变曲线上，过韧脆转变点的纵坐标值c画平行于横坐标的直线，该直线与输电铁塔塔材韧脆曲线相交于第一点，该第一点为试样的韧脆转变点，即输电铁塔塔材的韧脆转变点，过第一点画垂直于横坐标的直线，并与横坐标相交于第二点，第二点对应的横坐标的值为试样的韧脆转变温度值，即输电铁塔塔材韧脆转变温度值。

可以看出，本实施例中，通过确定上平台值a和下平台值b，并将a和b的值带入公式c＝b+k(a-b)求出c，再通过c值确定输电铁塔塔材韧脆转变温度值，该方法简单、准确，有利于对输电铁塔塔材的韧性评估。

综上所述，本实施例够准确测试输电铁塔塔材在低温下的韧性情况，实现了对低温下输电铁塔塔材韧性的评估，进而为低温地区输电铁塔的设计和事故分析提供了理论依据和技术支撑，有利于输电铁塔塔材在低温环境下的应用，并且，该方法简单、方便，易于实现。

装置实施例：

参见图4，图4为本发明实施例提供的输电铁塔塔材韧性评估装置的结构框图。如图所示，该装置包括：平均冲击功确定模块100、韧脆转变曲线确定模块200、韧脆装备温度值确定模块300和韧性评估模块400。其中，平均冲击功确定模块100用于将与输电铁塔塔材相同的多个试样在不同预设温度下进行冲击试验，并计算每一个预设温度下的试样平均冲击功。韧脆转变曲线确定模块200用于根据各预设温度下的试样平均冲击功确定输电铁塔塔材的韧脆转变曲线。韧脆转变温度值确定模块300用于根据输电铁塔塔材的韧脆转变曲线确定输电铁塔塔材的韧脆转变温度值。韧性评估模块400用于将输电铁塔塔材的韧脆转变温度值与使用温度值进行比较，如果输电铁塔塔材的韧脆转变温度值小于使用温度值，则确定输电铁塔塔材在该使用下韧性合格。其中，该装置的具体实施过程参见上述方法实施例中的说明即可，本实施例在此不再赘述。

可以看出，本实施例中，通过韧脆转变曲线确定模块200确定输电铁塔塔材的韧脆转变曲线，根据该韧脆转变曲线确定输电铁塔塔材的韧脆转变温度值，根据该韧脆转变温度值判断输电铁塔塔材在使用温度下的韧性是否合格，该装置能够准确测试输电铁塔塔材在低温下的韧性情况，实现了对低温下输电铁塔塔材韧性的评估，进而为低温地区输电铁塔的设计和事故分析提供了理论依据和技术支撑，有利于输电铁塔塔材在低温环境下的应用。

上述实施例中，平均冲击功为在每一个预设温度下进行冲击试验的各试样的冲击功的和除以试样的个数。具体地，在某一预设温度下，将各试样的冲击功相加再除以试样的个数，即得到该预设温度下试样的平均冲击功，预设温度为多个，故平均冲击功也为多个。

可以看出，本实施例中，通过平均冲击功确定模块100计算试样的平均冲击功，并且用试样的平均冲击功描点于直角坐标系，减小了试验误差，确保了试验结果的准确性。

上述实施例中，韧脆转变曲线确定模块200还用于：输电铁塔塔材的韧脆转变曲线确定为韧脆转变温度-平均冲击功曲线，输电铁塔塔材的韧脆转变曲线的纵坐标表示试样平均冲击功，输电铁塔塔材的韧脆转变曲线的横坐标表示各预设温度。该装置中韧脆转变曲线确定模块的具体实施过程参见上述方法实施例中的说明即可，本实施例在此不再赘述。

可以看出，本实施例中，通过韧脆转变曲线确认模块200将输电铁塔塔材的韧脆转变曲线确定为韧脆转变温度-平均冲击功曲线，能够使试样在不同预设温度下的平均冲击功更加简洁明了的表现出来，有利于输电铁塔塔材的韧性评估。

参见图5，图5为本发明实施例提供的输电铁塔塔材韧性评估装置中，韧脆转变温度值确定模块的结构框图。如图所示，韧脆转变温度值确定模块300可以包括：确定第一子模块310、计算子模块320和确定第二子模块330。其中，确定第一子模块310用于将输电铁塔塔材韧脆转变曲线的最高点确定为上平台值a，将输电铁塔塔材的韧脆转变曲线的最低点确定为下平台值b。计算子模块320用于根据公式c＝b+k(a-b)计算韧脆转变点的纵坐标值c，其中，k为韧性系数。确定第二子模块330用于根据韧脆转变点的纵坐标值c在输电铁塔塔材韧脆转变曲线上确定韧脆转变点的横坐标值，韧脆转变点的横坐标值即为韧脆转变温度值。其中，该装置中韧脆转变温度值确定模块具体实施过程参见上述方法实施例中的说明即可，本实施例在此不再赘述。

可以看出，本实施例中，通过确定第一子模块310确定上平台值a和下平台值b，并通过计算子模块320将a和b的值带入公式c＝b+k(a-b)求出c，再通过确定第二子模块330c值确定输电铁塔塔材韧脆转变温度值，该方法简单、准确，有利于对输电铁塔塔材的韧性评估。

上述各实施例中，韧性评估模块340还用于：如果输电铁塔塔材的韧脆转变温度值大于等于使用温度值，则确定输电铁塔塔材在该使用温度下韧性不合格。

可以看出，本实施例中，通过韧性评估模块340将输电铁塔塔材的韧脆转变温度值与预设温度值进行比较，若输电铁塔塔材的韧脆转变温度值大于等于使用温度值，则确定输电铁塔塔材在该使用温度下韧性不合格，此方法可以在低温下进行输电铁塔塔材的韧性评估，有利于输电铁塔塔材在低温环境下的应用。

综上所述，本实施例能够准确测试输电铁塔塔材在低温下的韧性情况，实现了对低温下输电铁塔塔材韧性的评估，进而为低温地区输电铁塔的设计和事故分析提供了理论依据和技术支撑，有利于输电铁塔塔材在低温环境下的应用。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。