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1、大直径钢管加工第五工程有限公司 颜超摘 要 唐家湾特大桥主墩4号墩采用大直径钢管格构叠和柱，其中大直径钢管的生产包括原材料采购、试验、钢管卷制、焊接、探伤、预组装等。以上工序的正确施工是保证叠和柱质量的前提，也是决定工程进度的关键因素。所以大直径钢管的加工是决定工程是否能按期竣工的关键所在。关键词 大直径钢管 加工1 工程概况唐家湾特大桥主墩采用大直径钢管格构叠和柱，格构分层高度一般为12m，上下节段根据相应标高进行调整。钢管内浇筑高标号C60高抛混凝土，在钢管外包裹20cm防裂C30混凝土，形成叠和受力结构。 4#主墩墩高75m，共分为7个施工段，总计包括6个系梁施工平台，全部钢管采用材质Q
2、345B钢材，直径均为1320mm。在路线前进方向，叠和墩按70：1进行收坡，在路线横向保持垂直。每个系梁平台混凝土浇筑完成达到规定强度后，进行预应力张拉。技术重点主要包括：大直径钢管的制作，钢管安装，钢管标高、轴线控制，管内混凝土施工，管外20cm厚混凝土施工，50cm厚腹板混凝土施工。现主要对大直径钢管的加工做些探讨。2 投入的设备钢管加工厂设置了切割区、卷管区、单节钢管对圆及焊接区、自动焊焊接区、联段作业区、预组装区、附属件组装区。各个区域配置的主要机械设备有：2.1切割区：六组划线、切割平台、有半自动切割机、手工切割枪、空气等离子切割机；2.2卷管区：W11S302000卷板机；2.3
3、单节钢管对圆及焊接区：ZX7400S逆变焊机 、1015台、ZX5630逆变焊机23台、0.93空压机2台；2.4自动焊焊接区：自动焊焊接控制系统1套、二氧化碳焊机1台、Zx3630逆变焊机1台、0.9m3空压机1台；2.5联段作业区：联段平台，ZX7400逆变电焊机2台、自动焊焊接控制中心1套、NB二氧化碳焊机1台；2.6预组装区：14m组装平台2套；2.7附属件组装区：ZX7400S逆变焊机2台。3 大直径钢管的加工及检测3.1加工流水线钢板卸车、分类堆放抽检铺板、划线坡口制备（半自动切割）卷管对圆、纵缝焊接24小时后探伤检查校圆联段自动焊环缝环缝探伤检查大组装(12m) 预组装(14m)
4、 附件安装标识防腐出厂3.2具体步骤3.2.1进料按设计施工图要求由工厂提供的钢管应有出厂合格证。由施工单位自行卷制的钢管，其钢板必须平直，不得使用表面锈蚀或受过冲击的钢板，并应有出厂证明书或试验报告单。根据钢结构工程施工及验收规范（GBJ 205-83），钢管加工材料应满足下列质量要求：3.2.1.1钢材应附有质量证明书，并符合设计文件的要求。如对钢材的质量有疑义时，应抽样检验，其结果应符合国家标准的规定和设计文件的要求方可采用。3.2.1.2钢材表面锈蚀、麻点或划痕的深度不得大于该钢材厚度负偏差值的一半；断口处如有分层缺陷，应会同有关单位研究处理。3.2.1.3连接材料(焊条、焊丝、焊剂、
5、高强度螺栓、精制螺栓、普通螺栓及铆钉等)和涂料(底漆及面漆等)均应附有质量证明书，并符合设计文件的要求和国家标准的规定。3.2.1.4严禁使用药皮脱落或焊芯生锈的焊条、受潮结块或已熔烧过的焊剂。3.2.2放样、号料和切割人工划线应充分考虑因坡口、制备、纵环缝焊接收缩等引起的变形加工余量。具体来说变形量与坡口型式、坡口角度，组对间隙，选用的焊接方法及环境温度等因素有关，这些因素的确定需要通过焊接工艺的评定来获得。根据钢结构工程施工及验收规范（GBJ 205-83），放样、号料和切割应满足下列要求：3.2.2.1放样和号料，应根据工艺要求预留焊接收缩余量及切割、刨边和铣平等的加工余量。3.2.2.
6、2零件的切割线与号料线的允许偏差应符合下列规定：手工切割 2.0mm；自动、半自动切割 1.5mm；精密切割 1.0mm。3.2.2.3切割前，应将钢材表面切割区域内的铁锈、油污等清除干净；切割后，断口上不得有裂纹和大于1.0mm的缺棱，并应清除边缘上的熔瘤和飞溅物等。3.2.2.4切割截面与钢材表面不垂直度应不大于钢材厚度的10%，且不得大于2.0mm。3.2.2.5精密切割的零件，其表面粗糙度不得大于0.03mm。3.2.2.6机械剪切的零件，其前切线与号料线的允许偏差不得大于2.0mm；断口处的截面上不得有裂纹和大于1.0mm的缺棱，并应清除毛刺。3.2.2.7机械剪切的型钢，其端部剪切
7、斜度不得大于2.0mm，并应清除毛刺。3.2.2.8普通碳素结构钢工作地点温度低于20、低合金结构钢工作地点温度低于15时，不得剪切和冲孔。3.2.3坡口卷制钢管前，应根据要求将板端开好坡口。为适应钢管拼接的轴线要求，钢管坡口端应与管轴线严格垂直。卷板过程中，应注意保证管端平面与管轴线垂直。根据钢结构工程施工及验收规范（GBJ 205-83），不同的板厚，焊接坡口应符合表1的要求。表1坡口名称焊接方法厚度钝边垫板厚度内侧间隙外侧间隙坡口高度坡口半径坡口角度坡口形式附注齐边I型自动焊14110+2V型坡口手工焊681026211121705605自动焊16227101605U型坡口自动焊3021
8、621713.5130218411316.51252101131316.51905坡口制备用半自动切割机，空气等离子切割机。坡口角度原则上按设计图纸规定，或调整其角度，一般控制在坡口切割后，用砂轮机修磨毛刺、氧化铁。3.2.4矫正、弯曲和边缘加工3.2.4.1普通碳素结构钢工作地点温度低于16、低合金结构钢工作地点温度低于12时，不得冷矫正和冷变曲。矫正后的钢材表面不得有明显的凹面和损伤，表面划痕深度不宜大于0.5mm。3.2.4.2钢材矫正后的允许偏差应符合钢材矫正后的允许偏差的规定。3.2.4.3零件、部件在冷矫正和冷弯曲时，其曲率半径和最大弯曲矢高，如设计无要求，应参照冷矫正和冷弯曲的最
9、小曲率半径和最大弯曲矢高的允许值的规定。 钢材矫正后的允许偏差 表2项次项目示意图允许偏差1钢板、扁钢的局部挠曲矢高在1米范围内d1.0mm1.5mmd1.1mm1.0mm2角钢、槽钢、工字钢的挠曲矢高长度的但不大于5.0mm3角钢肢的不垂直度b100但双肢铆、栓连接角钢的角度不得大于904曹钢、工字钢翼缘的倾斜度b80冷矫正和冷弯曲的最小曲率半径和最大弯曲矢高的允许值 表3项次钢材类别示意图x-xu-u矫 正弯 曲r r 1钢板扁钢x-xL2400d50b L3200d25b u-u(仅对扁钢轴线)L2800b100b L1400b50b 2角钢x-xL2720b90b L1360b45b
10、3轴钢x-xL1400h50h L1200h25h u-uL1720b30b L1300b45b 4工字钢x-xL1400h50b L2200h25h u-uL1400b50b L1200b25b 注：r-曲率半径;f-弯曲矢高;L-弯曲弦长;-钢板厚度3.2.4.4普通碳素结构钢和低合金结构钢，允许加热矫正，其加热温度严禁超过正火温度(900)。加热矫正后的低合金结构钢必须缓慢冷却。3.2.4.5零件热加工时，加热温度为10001100(钢材表面呈现淡黄色)；普通碳素结构钢温度下降到500550之前(钢材表面呈现蓝色)和低合金结构钢温度下降到800950之前(钢材表面呈现红色)应结束加工，并
11、应使其加工件缓慢冷却。3.2.4.6加工弯曲的零件，其弦长大于1500mm，应用弦长不小于1500mm的弧形样板检查；弯曲零件弦长小于1500mm时，样板的弦长应与零件的弦长相等，其间隙不得大于2.0mm。3.2.4.7刨边的零件，其刨边线与号料线的允许偏差为1.0mm；刨边线的弯曲矢高不应超过弦长的1/3000，且不得大于2.0mm；铣平面的表面粗糙度不得大于0.03mm。3.2.4.8焊接坡口加工尺寸的允许偏差应符合国家标准手工电弧焊焊接接头的基本型式与尺寸(GB985-80)和埋弧焊焊接接头的基本型式与尺寸(GB986-80)中的有关规定。3.2.5卷板卷管方向应与钢板压延方向一致。严格
12、控制钢管椭圆度，首先制作加工弦长为0.5D（且不小于500mm）的样板，配合在卷板过程中检查钢管的成型弧度。卷板机为上辊万能式卷板机，上辊可以作上下、左右移动，这样就可以直接起弧、压弧，实现一次成型，效率高、质量好。卷板应满足下列要求：卷板方向与钢板压延方向一致；卷板时严禁用锤击钢板，并随时清除剥落的氧化皮，以免在卷板过程中造成新的伤痕；卷板采用整卷工艺，弧度通过样板检查；压制过程中一次下压量不应过大，宜分多次（Q345钢板要比Q235钢板多加工3次）压制成型；卷制后的瓦片以自由状态立于平台上，用样板检查其弧度，使样板与瓦片间的极限间隙为1.5mm。3.2.6对圆与纵缝焊接主要控制上、下管口的
13、允许不平度、周长、圆度、对接间隙、错边量。3.2.6.1对圆在平台上进行，其管口的不平度应控制在12mm之内。3.2.6.2周长：按实测周长与设计周长差控制在3D/1000，且之差控制在10mm之内；3.2.6.3相邻管节周长：按相邻管节周长差控制在10mm左右3.2.6.4钢管纵缝对口错边量的极限偏差：10 ，且不大于2mm3.2.6.5钢管环缝对口错边量的极限偏差：15 ，且不大于3mm3.2.6.6对口间隙：手工焊预留间隙为12mm； 自动焊预留间隙为01mm3.2.6.7纵缝焊接后，再用样板检查纵缝处的弧度，其极限间隙为3mm。纵焊缝焊接工序：每一条纵缝由一名合格焊工施焊，打底焊缝采用分段退焊法，第二、三层可从下向上焊接，正面焊完，背缝清根后再焊接，一次焊完。在焊接过程中要随时用样板检查弧度，随时纠正焊接变形。3.2.7钢管拼接组装把对圆、纵缝焊接、检验合格后的节段钢管拼接组装成按设计规定的单元钢管，其组装要求如下：3.2.7.1钢管或钢管格构柱的长度，可根据运输条件和吊装条件确定，一般以不长于12m为宜，也可根据吊装条件，在现场拼接加长。3.2.7.2钢管对接时应严格保持焊后管肢的平直，焊接时除控制几何尺寸外，还应注意焊接变形对肢管的影响，焊接宜采用分段反向顺序，分段施焊应保持对称。肢管对接间隙宜放大0.52.0mm，以
