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3526m，宽1145m，建筑面积403727m2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6m6m，矢高8m。网架焊接球从40018至90040共7种5294个，连杆钢管从1024至55035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(GBT1591-1994)规定Q345B钢，当板厚大于3Omm，采用符合建筑结构用钢板(GBT198792005)规定的Q345C钢。钢管与焊接球连接节点形式见图2。159mm8mm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(GBT81621999)或直缝电焊钢管(GBT13993-1992)的有关规定。钢管外径偏差不得超过05，壁厚偏差不得超过5。其中159min8mm以下为焊管159mml0mm至325mm25mm为无缝钢管351min25mm以上为直缝卷制钢管。1工程难点、特点11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400900mm，最大板厚40mm。焊接空心球是先把钢板加热到80O900，放到专用模具中以20003000kN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。12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1024至55035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10mm，端面与管轴的垂直度允许偏差为0005r。2加工工艺21焊接球加工工艺211加工流程焊接球加工流程见图3。212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(77030)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12mm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80100mm。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。22网架杆件加工工艺221加工流程网架杆件加工流程见图7。222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。1024与1144钢管用手动切管机进行切割，l335159l0钢管用自动切管机切割，180lO21912钢管用自制切管机切割，24514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75m(2遍喷涂)，中间漆为环氧云铁，厚度125m(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31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。32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。33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102133mm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140219mm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245550mm、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。34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。