鋼管在自然界中有許多例子,心事了圓管形狀在受壓、扭以及多方向受彎下的卓越的結(jié)構(gòu)性能,人們受到啟發(fā),鋼結(jié)構(gòu)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)理念。圓管結(jié)構(gòu)與建筑外型鋼管結(jié)構(gòu), 二個(gè)大空間、大跨度的建筑、體育館、地鐵站、大型工業(yè)廠房不但有限,顯然是傳統(tǒng)的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)木結(jié)構(gòu)、磚結(jié)構(gòu)是很難使顯得。
2008年的鳥巢帶動(dòng)了國內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展。在鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用范圍很廣,幾乎包括所有的領(lǐng)域,房屋建筑、橋梁,再就是場(chǎng)館、海洋平臺(tái)等等。
二部分是鋼管的分類及特點(diǎn)。
分類來說,三個(gè)方面,一個(gè)是按照軋制來分分為熱軋管和冷軋鋼管。按截面形狀類分可分為圓管和異形管。
鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn),無縫鋼管就是壁厚比較厚,徑厚比較小,缺點(diǎn)是受到限制,特別是大口徑無縫管,制造成本是比較高的。
另外高頻鋼管:管形好,壁厚均勻,自動(dòng)化程度很高,生產(chǎn)成本低。
直縫埋弧焊管:在靜態(tài)條件下焊接,焊縫程度高,焊縫短,產(chǎn)生缺陷的幾率很小,鋼管通過全長擴(kuò)徑,管形好,尺寸精確,鋼管壁厚范圍和管徑范圍寬,自動(dòng)化程度較高,相對(duì)于無縫鋼管,生產(chǎn)成本較低,適合建筑、橋梁、堤壩、海洋平臺(tái)等。
螺旋埋弧焊管:焊縫相對(duì)比較長,尤其是在動(dòng)態(tài)情況下焊接焊縫還來不及冷卻就離開了成形點(diǎn),容易出現(xiàn)裂紋。裂紋的方向與鋼管成形,與落選角是一致的。這個(gè)角剛好與剪切破壞角度是一致的,因此抗、拉、抗扭不如鋼管。在焊接的時(shí)候容易產(chǎn)生馬鞍、魚貝型,影響美觀。
鋼管結(jié)構(gòu)之所以有這么大的魅力,就是鋼管本身有良好的特性。雙軸對(duì)稱等等。
直縫鋼管在鋼結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用現(xiàn)狀及前景
1947年 一個(gè)現(xiàn)代化的鋼管結(jié)構(gòu)海洋平臺(tái)在墨西哥海員建成,拉開了應(yīng)用鋼管結(jié)構(gòu)的序幕,德國Stuttart機(jī)場(chǎng)后繼大廳采用的鋼管構(gòu)件鑄鋼節(jié)點(diǎn)的樹形支撐結(jié)構(gòu)。英國倫敦布什來恩宮,外露式的圓管截面桁架把立面荷載傳遞到立柱里,管截面熱注入水用于防火,正好彌補(bǔ)了鋼結(jié)構(gòu)建筑耐火性差的弱點(diǎn)。
國內(nèi)的應(yīng)用現(xiàn)狀:經(jīng)過十多年的發(fā)展,以鳥巢為代表的奧運(yùn)場(chǎng)館的落成,為2008年奧運(yùn)會(huì)樹立了一座獨(dú)特的標(biāo)志性建筑。該工程是采用低合金高強(qiáng)鋼Q460。它是在345,再往上的話,都不提倡使用。
另外一個(gè)就是國家大劇院大廳,立柱 次采用耐火乃候埋弧焊鋼管,可再600攝氏度以上的溫度下,不變形不軟化,在室外不做任何腐蝕不措施的情況下,可長期不受腐蝕。
除此以外,我國先后建成了一些大型的鋼管結(jié)構(gòu)建筑。鋼管結(jié)構(gòu)作為新型的結(jié)構(gòu)形式,經(jīng)過十多年的發(fā)展,取得很大的成就。在新的形勢(shì)下,還會(huì)繼續(xù)向前發(fā)展。
直縫焊管的制造工藝, 一個(gè)高頻電阻焊制管工藝,即ERW制管工藝,使用中小口徑,效率較高;
傳統(tǒng)三成型制管工藝:卷制6米以下短管,大多采用單絲埋弧焊,在國外新興三成型制管工藝,可成型長度12米至16米的鋼管。
UOE制管工藝和JCOE制管工藝,油氣直縫埋型焊管的主要生產(chǎn)方式之一,采用UO成型技術(shù)。
JCOE油氣直縫埋弧焊管的主要生產(chǎn)方式之一,采用JCO成型技術(shù)、多絲埋弧焊接技術(shù)以及全長擴(kuò)徑技術(shù),管形好,尺寸精度高,參與應(yīng)力較低,產(chǎn)效率較高,單管長度一般12米,適合中小批量供貨,設(shè)計(jì)投資較低單管長度是12米,適合中小企業(yè),他的投資和運(yùn)行費(fèi)用比較低一點(diǎn)。
我們公司有UOE成型和EOW成型,我們把成型原點(diǎn)和工藝介紹一下。
UOE是U成型U成型和藝術(shù)科技的意思,一個(gè)是上面是U成型是UI的班子,一壓然后就是U,U完了放到下面的設(shè)備變成O型,然后是內(nèi)焊和外焊,這個(gè)有料條走一個(gè)懸壓式,對(duì)鋼板進(jìn)行連續(xù)的旋彎,這下面有一副就是 一邊卷完了,這是在卷 二邊,這就成了一個(gè)12米的原坯。
相當(dāng)于很大的折彎機(jī),先對(duì)鋼板左邊連續(xù)折疊,然后再把它轉(zhuǎn)到右邊,再進(jìn)行折疊,右邊扭變化C型,左邊再一刀就再扭變成O型,這就是公司1200噸的折彎機(jī),可以達(dá)到50個(gè)毫米,
焊接技術(shù)采用多絲埋弧焊。從 初的兩次、發(fā)展到現(xiàn)在的四、五次,和單絲焊相比,有不可比擬的優(yōu)點(diǎn)。
生產(chǎn)效率可成倍增長,一臺(tái)四絲焊接機(jī)組,相當(dāng)于3臺(tái)到4臺(tái),焊接能量可進(jìn)一步降低消耗。
擴(kuò)徑是直縫埋弧焊管必不可少的重要制管工序,擴(kuò)徑有兩種工藝方式,一種是水壓擴(kuò)徑。矯正制造成的鋼管變形,使鋼管的橢圓度和平直達(dá)到要求的尺寸精度。
關(guān)于鋼級(jí),從某種程度上講,油氣管線的發(fā)展史就是鋼級(jí)不斷提高的歷史,使用高鋼級(jí)、大口徑、提高管線輸送壓力可以打幅度的節(jié)省鋼材,降低工程成本,目前管線鋼主流鋼級(jí)已達(dá)到X80、X100。目前國內(nèi)結(jié)構(gòu)鋼鋼級(jí)仍然鐵流在Q235和Q345牌號(hào)上,奧運(yùn)會(huì)場(chǎng)館鳥巢工程 次使用低合金高強(qiáng)度鋼Q460,對(duì)進(jìn)一步推廣使用高級(jí)別高強(qiáng)鋼具有重要示范意義。
管線鋼制造技術(shù)已經(jīng)非常成熟、屬于碳合金控軋鋼。
關(guān)于標(biāo)準(zhǔn),鋼結(jié)構(gòu)雖然有一些性質(zhì),應(yīng)用情景非常廣,但是在目前的推廣應(yīng)用中,存在著一些基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)不齊等方面。
可喜的是,鋼管結(jié)構(gòu)的技術(shù)已經(jīng)完成了送審稿階段。
標(biāo)準(zhǔn)不齊整德國方面,現(xiàn)行的標(biāo)準(zhǔn)給設(shè)計(jì)、使用更高級(jí)別的鋼材標(biāo)準(zhǔn)體系雖然在國標(biāo)GB3091直縫鋼管。
焊管的使用,需要行業(yè)設(shè)計(jì)推動(dòng),需要盡快完善鋼管標(biāo)準(zhǔn)體系,盡快制定直縫鋼管的國家標(biāo)準(zhǔn)。本身螺旋焊管存在著問題,再就是研究使用高級(jí)別的鋼,以降低造價(jià)。
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