特大型焊接空心球钢网架加工制作技术.doc

特大型焊接空心球钢网架加工制作技术
**机场A380机库大厅屋盖钢结构长352．6m，宽114．5m，建筑面积40372．7m2建成后可同时容纳4架空客A380飞机，为世界第一大机库，也是目前世界上最大的焊接球网架。由于整个钢网架的吨位重、跨度大，所以，对钢网架的加工制作精度方面要求非常严格。通过制定详细的加工计划，使现场安装误差在10mm以内；着重考虑了时间紧、任务重、精度高等因素，保证了焊接球的加工质皇和焊接质量，提高了精度，大大减少了损耗。
机库大厅屋盖结构采用三层斜放四角锥钢网架，下弦支撑。网格尺寸为6m×6m，矢高8m。网架焊接球从ф400×18至ф900×40共7种5294个，连杆钢管从ф102×4至ф550×35共19fP21288根。网架节点大部分为焊接球空心球节点，少量节点根据受力需要采用主管贯通焊接空心球节点，大门处箱形截面桁架采用焊接节点，大1]中间支座桁架节点根据受力及构造采用铸钢节点。屋盖支座采用万向抗震球铰支座。
焊接球主要形式见图l。当空心球及其肋板、节点板厚不大于30mm时，采用符合《低合金高强度结构钢》(GB／T1591--1994)规定~Q345B钢，当板厚大于3Omm，采用符合《建筑结构用钢板》(GB／T19879—2005)规定的Q345C钢。钢管与焊接球连接节点形式见图2。

ф159mm×8mm以下为低合金高强度结构钢，其管材规格和质量应满足《结构用无缝钢管》(GB／T8162—1999)或《直缝电焊钢管》(GB／T13993--1992)的有关规定。钢管外径偏差不得超过±0．5％，壁厚偏差不得超过±5％。其中ф159min×8mm以下为焊管．ф159mm×l0mm至ф325mm×25mm为无缝钢管．ф351min×25mm以上为直缝卷制钢管。
1工程难点、特点
1．1焊接球种类多，数量大，制作精度要求高，加工工艺复杂
网架焊接球有7种，共5296个。直径为400～900mm，最大板厚40mm。
焊接空心球是先把钢板加热到80O～900℃，放到专用模具中以2000～3000kN的压力制成半球，用自动气割切去多余的边缘，再用车床铣出坡口。在专用胎具上把两个半球调整好直径、椭圆度、错口、间隙，以环焊缝把两个半球焊成整个钢球。
影响热压球质量的主要因素：钢板压制公差；模具的公差；材料加热后，钢板中心温度和边缘温度不一致；压制时球在模具的底部和上口容易增厚，中部容易减薄。
1．2网架杆件种类多，数量大，制作精度要求高。加工工艺复杂
网架杆件从ф102×4至ф550×35共l9种19913根。杆件的切割分为机床切割和火焰切割，长度允许偏差在±1．0mm，端面与管轴的垂直度允许偏差为0．005r。
2加工工艺
2．1焊接球加工工艺
2．1．1加工流
程焊接球加工流程见图3。
2．1．2加工工艺

(1)划线、放样、下料
合理选择板宽及板长以提高板的利用率。割规的尺寸必须一致，圆片周边光滑无缺口，去除毛刺，公差为±2mm。

(2)加热
在炉子内摆放时，应当将球片间隔开，以便加热均匀。温度在金属的相变以内，温度过高，发生相变，晶粒变大，加大拉薄量，影响强度。温度过低，球圆度超差，出现凸棱。温度在(770±30)℃为宜。
(3)压制
凹模的内孔直径决定球的外径，考虑到热胀冷缩，内径的尺寸应当偏大，但考虑到磨损，又应当偏小，所以应当综合考虑，或经试验得出，本身应有球片的定位装置。凸模外径是球的内径，要求在专用机床上制作，表面应当圆滑，尺寸准确。上、下模具必须严格对中，中间的间隙要考虑到板加热后的膨胀。凹模外形很重要，如图4所示，改进后的凹模增加了一个倾斜角，使压制中应力适当变小。
压制的速度应根据实际情况选择。

压制过程中要检测其外形和拉薄程度，合格后再大批压制。
(4)切坡口在半球片的中心位置打定位孔，为的是定位和焊接时通气。在自动切割机上切制坡口，坡口的角度为30°，中间加肋时可适当减小(图5)。

(5)组对
应在专用的胎具上，通过定位孔来组对，中间保持1~2mm间隙。用样板检查圆度和错边量。
(6)打底
清除毛刺和污物后，用CO2气体保护焊打底，打底厚度应均匀无漏点。应当使球体自动匀速旋转，使焊接方向保持不变。用角向砂轮对焊口面进行打磨，并去除毛刺、飞溅物。
(7)填充
在特制的专用机具上将球夹持并旋转，使焊接位置保持在上方一点，利用埋弧焊机进行最后施焊。
(8)探伤
探伤前应在探伤两侧打磨各80—100mm。涂探伤用耦合剂。经超声波探伤超差者应当气刨后打磨补焊。探伤判断原则按照国家标准《钢结构工程施工质量验收规范》(GB50205--2001)的要求执行。
(9)涂装

外形检查、探伤合格后按设计要求进行涂装。根据要求对球体打磨和进行喷砂或喷丸处理。处理后的表面要求呈灰白色，无锈斑，无氧化皮，无焊渣、飞溅、油污等。
(10)标识、入库
用钢印打标准型号标记。带肋球应注明其位置，可打洋冲眼注明。
2．2网架杆件加工工艺
2．2．1加工流程
网架杆件加工流程见图7。
2．2．2加工工艺
(1)配料
按照管件参数进行配比，对原材料进行最小料损切割。ф102×4与ф114×4钢管用手动切管机进行切割，фl33×5～ф159×l0钢管用自动切管机切割，ф180×lO～ф219×12钢管用自制切管机切割，ф245×14及以上钢管用火焰爬管切割机切割。
(2)衬管加工
机床(火焰)切割同时制作配套衬管；衬管根据钢管的管径和壁厚不同，分为4mm，5mm，6mm厚度，衬管长30mm，允许误差1mm。衬管加工完毕后，按照规格分类码放，与相应钢管连接牢固(图8)。
切割后焊接衬管、按图纸对钢管进行标识，然后转抛丸除锈处理工序；除锈后进行标识确认，保证标识清晰准确。

(3)喷涂处理
钢管在加工厂喷涂底漆和中间漆．底漆为无机硅酸富锌漆，厚度75μm(2遍喷涂)，中间漆为环氧云铁，厚度125μm(4遍喷涂)。待前次喷涂漆膜干透后(用测厚仪检验合格)方可进行下一次喷涂。中间漆不得喷涂在距两端100mm以内的范围。
(4)打包运输
根据现场实际要求，进行打捆，并进行包装标示，同时附带打捆清单一并运输至拼装现场。
3关键工艺

3．1焊接球板长、板宽选择
板宽及板长的选择可以提高板的利用率。板宽B的选择以所有球圆片相邻点相切计算，如图9、10所示；板越长利用率越高。

3．2焊接球减薄量的控制
为使焊接空心球减薄量控制在规范要求内，采取以下控制措施：严格控制进料程序，钢板厚度为上差，全部经测厚仪检查；减少切边余量，压制中的切边会减少，拉薄边的减薄量会变小；控制炉内加热温度，对直径和厚度大的圆板，尽量用炔焰加热，使板的中心部分和四周形成温差，可以有效地控制减薄量。
3．3钢管与焊接球连接质量控制
钢管与焊接球连接节点形式见图11、12。
为使钢管的加工长度误差在规范要求的允许范围内，采取以下措施：
(1)直径在102~133mm的管不加衬管，焊接坡口为45°。预留焊接间隙为0，焊接收缩量为0mm；
(2)直径在140～219mm的管加衬管，衬管厚度为4mm，宽度为30mm，焊接坡口为35°，预留焊接间隙为3mm，焊接收缩量为2mm；
(3)直径在245～550mm、壁厚小于25mm的管加衬管，衬管厚度为5mm，宽
度为30mm，焊接坡口为3O°，预留焊接间隙为4mm，焊接收缩量为3mm；
(4)直径为550mm、壁厚为35mm的管加衬管，衬管厚度为6mm，宽度为30mm，焊接坡口为25°，预留焊接间隙为4mm，焊接收缩量为3mm。

3．4钢管拼接质量控制
拼接接口焊缝为一级焊缝。一根杆只能接一个接口：接杆杆件受力为压杆；接口距端部不小于600mm。
4结语
本工程为奥运会配套工程之一，时间紧，任务重，精度高，为了实现既定目标，制定了详细的加工计划。确保按时完成加工任务，保证了现场施工的正常进度，使现场安装误差在10mm以内。
本项加工技术是为了焊接球网架而制定的成套加工方法，着重考虑了时间紧、任务重、精度高等因素。通过采取一系列控制焊接球减薄量的有效措施．保证了焊接球的加工质量。

通过采取CO2气体保护焊打底、角向磨光机清根、自动埋弧焊填充罩面等有效措施，有效地保证了焊接球的焊接质量。
通过计算含球量，考虑焊接收缩量及区分塞杆和贯穿杆等形式，有效地解决了网架杆件的下料问题，提高了精度，大大减少了损耗。
由于配合现场工作到位。给现场施工带来了很大的方便．提高了施工进度。