冷压工艺方案广州新电视塔.doc

冷压工艺方案广州新电视塔

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2020年4月19日
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广州新电视塔环梁冷弯成型的工艺评定试验方案
一、工艺评定的试验目的
广州新电视塔外筒由钢管构件焊接而成，其中环梁的弯曲加工工艺是本工程钢结构制作的难点和重点之一，根据工艺要求，本工程对直径大于20mm的环梁拟采用冷弯成型工艺，为保证环梁弯管后的精度、满足外筒设计精度、强度要求，对环梁冷弯成型工艺进行工艺评定试验，定量测试成品钢管冷弯后材料性能的改变以及各项性能的差异。
二、工艺评定拟定的试件规格和数量
1试件材质：Q345GJC，正火交货状态；截面规格：φ800×30；数量1根。（试件图纸详见后页附录一）
2试件管材的材质要求与工程钢材材质一致，试件测试后，允许割除检测损伤部位用于工程中。
三、环梁弯管工艺评定试验检测的主要内容
1环梁弯管加工允许偏差检测
偏差项目
允许偏差 (mm)
检查方法
图例
直径

用直尺或卡尺检查

椭圆度
端部

用直尺或卡尺检查

其它 部位

管端部中心点偏移△
△不大于5
依实样或坐标经纬、直尺铅锤检查

管口垂直度△
△不大于5
依实样或坐标经纬、直尺、铅锤检查
弯管中心线矢高

依实样或坐标经纬、直尺、铅锤检查

弯管平面度(扭曲、平面外弯曲）
不大于10
置平台上，水准仪
检查

2钢材力学性能试验
1） 钢管母材（钢板）力学性能试验检测
2） 弯管后在实体构件取样对钢管轴向、径向性能检测（部位选择环梁内外侧的受拉和受压区及焊缝热影响区）。
3） 检测，内容：钢板沿轧制方向（轴向）和横向（径向）的屈服点、抗拉强度、伸长率、屈强比、收缩率、冲击功。
4） 检测报告应对制管前后钢材材质的变化影响进行对比比较。
3焊缝力学性能试验
1） 对钢板对接平焊进行焊缝力学性能试验检测；
2） 对弯管对接焊缝进行焊缝力学性能试验检测；
3） 检测内容：焊缝质量(焊缝质量等级为一级，超声波探伤评定等级Ⅱ级)、焊缝热影响区钢板沿轴向和径向的屈服点、抗拉强度、伸长率、收缩率、冲击功。
4试验取样要求
1）钢材力学性能试块取样要求
钢材的取样要求在距环梁端部150mm处，取受拉部位和受压部位，焊缝处取热影响区的母材作为试验试块，如下图所示。

2）焊缝的机械性能试验检测取样要求
焊缝的机械性能试验检测取样如下图所示取试样测试试样项目和采样位置：
a 冲击试验（1）、（2）、（3）
b 拉伸试验（1）、（3）
c 内部组织（金相）
d 维氏硬度分布（1）、（2）、（3）（350以下）
e 化学分析（1）、（2）

5环梁冷压弯曲后的应力检测
1） 钢管残余应力检测方法采用“钻孔法”（“盲孔法”）。
2） 残余应力检测分两个阶段进行并作对比，分别为弯管前和弯管后进行对比。
6环梁冷压弯曲成型后的表面检测
1） 环梁冷压加工成型后，应对其表面进行检测，是否有微裂纹的产生，用磁粉或着色进行检测。
2） 环梁冷压加工成型后，应对其表面硬度进行检测，与弯管前的表面硬度进行对比。
四、工艺评定试验结论要求
环梁冷弯工艺评定结果完成后，应出具以下报告，作为批量弯管的加工依据：
1弯管后的外形尺寸检测报告；
2材料（焊缝热影响区）的机械性能检测报告；
3焊缝力学性能检测报告；
4残余应力检测报告；
5表面裂纹检测报告；
6表面硬度检测报告；
五、试验单位
本次试验测试将委托上海交通大学完成

附录一、环梁冷压弯曲试验图纸

附录二、环梁冷压弯曲成型工艺
1冷弯加工设备说明
对于曲率半径大于20m的环梁，采用冷压加工，其弯曲加工设备采用大型 吨油压机进行加工，根据环梁的截面尺寸制作上下专用压模，进行压弯加工，成型设备和方法如下图所示：

2冷压弯管工艺流程
原材料检验
置于杆件
压模装夹
定向测厚

试压

测量

过程检验
分步压弯

切割端面余量
和剖口

再次加工
成型检验
取出杆件

表面清理

成品发运

标记包装
涂装
冷

3冷压弯管加工工艺细则
1） 上、下压模的设计和装夹
如下图所示，弯管前先按钢管的截面尺寸制作上下专用压模，压模采用厚板制作，然后与油压机用高强螺栓进行连接，下模开档尺寸根据试验数据确定。

2）钢管的对接接长
考虑到钢管弯制后两端将有一段为平直段，为此，采用先在要弯制的钢管一端拼装一段钢管，待钢管压制成型后，再切割两端的平直段，从而保证钢管端部的光滑过渡。
3）钢管的压弯工艺
钢管压弯采用一端向另一端逐步喂弯，每次喂弯量约为500mm，压制时下压量必须进行严格控制，下压量根据钢管的曲率半径进行计算，分为五次压制成型，以使钢管表面光滑过渡，不产生较大的皱褶，根据本公司多年来的施工经验，每次下压量控制如下表所示：
第一次
第二次
第三次
第四次
第五次
1/3H
1/3H
1/5H
1/10H
1/20H
H为压制长度钢管范围内的理论拱高。
下压量控制采用标杆控制法，采用在钢管侧立面立一根带刻度的标杆，下压量经过与标杆上的刻度线进行对比来控制。
钢管压制后采用专用圆弧样板进行检测，符合拱度要求后，吊出油压机，放在专用平台上进行检测，根据平台上划出的环梁理论中心线和端面位置线，进行切割两端平直线，并开好对接剖口打磨光顺。
4冷压弯管后的检测
压制成型后的钢管应放在专用平台上进行检验以下内容：
1）成品弯管后表面不得有微裂缝缺陷存在，表面应圆滑，无明显皱褶，且凹凸深度不应大于1mm。
2）壁厚减薄率：≤10%或实际壁厚不小于设计计算壁厚；
3）波浪率（波浪率h与公称外径Do之比）不大于2%，且波距A与波浪度h之比大于10。

5冷压弯管的外形尺寸允许偏差
偏差项目
允许偏差 (mm)
检查方法
图例
直径

用直尺或卡尺检查

椭圆度
端部

用直尺或卡尺检查

其它 部位

管端部中心点偏移△
△不大于5
依实样或坐标经纬、直尺铅锤检查

管口垂直度△
△不大于5
依实样或坐标经纬、直尺、铅锤检查
弯管中心线矢高

依实样或坐标经纬、直尺、铅锤检查

弯管平面度(扭曲、平面外弯曲）
不大于10
置平台上，水准仪
检查