钢管柱加工制作工艺.docx

1、钢管柱加工制作工艺钢管柱加工制作工艺1、钢管制作综合能力说明根据压力钢管制造、安装及验收规范（DL5017-93），大直径钢管加工成型方法主要包括有两种：（1）、钢管压制成型法（钢管内径（D）和壁厚（t）之比满足D/t20）；（2）、钢管卷制成型法（钢管内径（D）与其壁厚（t）之比D/t30）；工厂现有的设备配置能够满足以上两种加工方法。下面就加工能力做如下说明：（1）大直径厚壁钢管的卷制综合能力说明大直径厚壁钢管的卷制加工，它是钢板在大型卷板机上沿钢板轧制方向的一个连续压制成型过程。卷制后在旋转式滚轮胎架上进行筒体纵、环焊缝的拼接、对接；以至达到设计的要求长度。工厂现有钢板卷板机：EZW11

2、s-1004000C型水平下调式三辊卷板机和EZW-803200三辊卷板机。（2）大直径厚壁钢管的压制综合能力说明大直径厚壁钢管的压制加工，它是钢板在大型成型机上顺着钢板轧制方向进行的一个间隔性压制成型过程。压制后在钢管（或半圆管）在专用焊接设备上进行焊接、矫直、精整成型等过程。工厂现有大直径压制钢管线一条，主要配置加工设备有：预弯机、成型机、内焊机、外焊机、矫直机、精整机等；实现从钢板下料到钢管成型的全自动生产过程。该生产线可压制最大长度为12.4m，最大规格1600x50mm的钢管。2、工程钢管柱管加工工艺方案本次工程钢管柱钢管加工拟采取压制成型工艺。为有效控制钢柱加工成本，充分利用市场上

3、现有的常规规格材料；同时结合工程柱钢管的工艺特点，本次柱钢管压制采取“半圆+半圆=圆钢管”的组合工艺方法； 即先进行半个柱钢管的分别压制成型，然后再进行两半圆的纵焊缝组合；接着是筒体的对接接长，使整个柱钢管成型。具体工艺方法说明如下：（1）柱钢管压制成型工艺流程图6.11.3-2 柱钢管压制成型工艺流程（2）柱钢管加工成型关键技术和设备钢板下料：1）放样技术钢板放样：根据以往经验，钢管在压制时沿径向会伸长，所以在进行钢板放样时应按圆理论直径-1mm进行展开放样。如本次加工柱钢管1100，半圆弧展开钢板宽度为1728mm，其实际钢板放样宽度为1726mm。2）钢板下料、坡口钢板下料采取数控火焰切

4、割机或NC直条切割机进行精密切割，为保证下料质量，在进行切割前先调整各割炬位置，使其处于待割缝的正上方；离钢板表面12mm左右为宜；并进行试割，合格后才开始进行钢板的正式下料。为确保钢板的切割质量和精度要求，切割气体选用高纯度98.0%以上的丙稀气加99.99%的液氧气体；下料后进行钢板边缘毛刺的打磨。钢板预弯是进行压制前的准备工序，预弯质量的好坏直接影响钢管最终成型后的几何尺寸误差（即圆度、棱角度），钢板预弯段模具为渐开线形式，且下模角度可根据计算进行调节；以满足该模具使用范围内的最佳圆弧成型段。半圆钢管的折弯技术：、钢板的折弯是压制钢管的关键工序，是保证钢管质量的重要工序之一；钢板折弯在数

5、控折弯成型机上进行。、进行折弯前，首先按折弯钢板的宽度进行若干等分，划出折弯母线；划线采取钢针等工具；线条应清晰均匀。、根据板料规格、材质等设定钢板成型机参数，如压制压力、上模规格、下模开口、压制深度、步长等等；然后进行试压，试件压制的PC参数按理论计算后角度由大到小进行现场修正，直至与内圆弧样板吻合时定出PC参数；进入钢板投产压制加工。钢管合圆组装：为有效保证钢管合圆的准确性，压制后半圆钢管组装在专用胎架上进行合圆；专用胎架由圆弧支撑胎架和定位板共同组成，合圆组装过程如下表述。序号工序名称简图示意工艺简述1钢管下半圆胎架定位1.专用胎架模板全部采取机加工。2.吊上钢管的下半圆部分至胎架，定对

6、基准位置后固定在胎架上。2钢管上半圆组装1.接着吊上钢管上半圆部分，通过设置在胎架上的定位板对上下半圆钢管定位，控制半圆的错边现象。2.定位板接触面为钢管的切线方向。3合圆定位焊1.钢管合圆后进行定位焊，定位焊采取CO2气体保护焊，焊接遵循工厂标准工艺或现行规范。2.合圆后钢管外形尺寸需保持稳定。钢管合缝预焊：为有效保证合缝的精度，合圆预焊在O形合缝机上进行。合缝预焊采取CO2气体自动保护焊。钢管纵向焊缝焊接：钢管纵焊缝焊接分为内焊和外焊，焊接方法均采取CO2气体保护+埋弧自动焊（多丝）相结合技术；焊接均在专用设备上进行。1）钢管纵焊缝焊接技术钢管纵焊缝焊接总体顺序为：先进行焊缝1的内侧打底，

7、然后外侧清根，进行外侧焊缝的打底和填充至焊缝高度的2/3。紧接着进行焊缝2的内侧打底；外侧清根，并进行外侧的打底和填充至焊缝高度的2/3后，反至内侧进行填充和盖面，再是外侧的填充和盖面，使焊缝2成型。最后是焊缝1的成型。 图6.11.3-3钢管纵焊缝焊接总体顺序示意图2）钢管纵焊缝焊接关键设备图6.11.3-4 内侧焊缝焊接3）钢管纵焊缝焊接工艺参数要求钢管纵焊缝焊接工艺参数应符合下表要求：焊层焊道焊接方法焊丝牌号焊丝直径焊剂焊接电流A焊接电压V气流L/min1内打底CO2药芯焊E501T5 1.2260280A303215182内填充埋弧焊H10Mn24.0SJ10155070036383外

8、面清根4外打底CO2药芯焊E501T5 1.2260280A303215185外填充埋弧焊H10Mn24.0SJ10155070036386内盖面埋弧焊H10Mn24.0SJ10155070036387外盖面埋弧焊H10Mn24.0SJ10155070036384）钢管（单体）焊后质量检验钢管纵焊缝焊接完成后，钢管需要进行检验，其精度要求应达到：上下端面平面平行度偏差2.0mm上下端面圆心垂直度偏差2.0mm上下端面平面椭圆度偏差3.0mm上下端面平面周长偏差3.0mm钢管立柱（单节）长度偏差3.0mm圆弧周长偏差1.5mm，位于纵缝两侧地圆弧偏差只允许外凸，不允许内凹，对接焊缝板边偏差1.5

9、mm。钢管柱筒体的对接接长技术：本次加工的柱单体长度范围为：595014271mm，其中长度在1174014271mm范围钢柱占总量的近93%，根据设备性能最大压制长度为12.4m可知；这类钢柱钢管压制后均需进行对接接长。钢管筒体的对接接长加工在专用“旋转式-滚轮胎架焊接中心”完成。其具体工艺方法说明如下：1）筒体对接环缝坡口制作对接环缝坡口加工主要采取半自动气割切割，坡口大小设置的一般原则：内侧H12/3（t-p），外侧H21/3（t-p）（t为钢板厚度，p留的钝边）。实际加工偏差允许参见下表：坡口形状示意图适应板厚（mm）坡口尺寸（mm）允许偏差（mm）备注施工图实际装配30H12/3（t

10、-p）P4H21/3（t-p）a160a2500，1.50，4.0-5，50，50，1.50，6.0-5，00，5外面清根坡口制作后，清除割渣、氧化皮和磨削毛刺等，同时检验几何尺寸，合格后进入下道工序。2）筒体对接组装首先在对接组装前，检验每一节钢管两端部的椭圆度是否符合要求。在需要组装的每一节钢管端部筒体上分别弹出0、90、180、270基准对合线并标识，检验合格后方可进入下道工序。依次将需组装的钢管吊上滚轮胎架，在进行组装时，每相邻钢管的两纵焊缝沿圆周方向需要相互错开300mm以上。3）环缝焊接对接环缝焊接顺序：先焊内侧，后焊外侧面。即先用CO2气体保护焊内侧打底（焊丝1.2mm药芯），然

11、后用埋弧焊填充，待内侧焊满2/3坡口深度后进行外侧碳弧气刨清根；接着是外侧打底，打底方法同内侧一样采用CO2气体保护焊，打底完成后是埋弧焊填充至坡口的2/3后，再反至内侧，焊满内侧大坡口；最后是焊满外侧大坡口，使整条焊缝成型。内部加强环板组装：1）加强环板下料钢柱节点区钢管内部设置有加强环板，环板与钢柱管壁焊接为全熔透焊缝；为提高材料的利用率，沿周长方向分为四等份，然后再将其进行拼装。2）加强环板组装将拼装好的环板按钢管上的组装位置线进行装配，环板与壁板组装焊接采取CO2气体保护对称施焊；在钢管的上下端分别进行内衬板和定位环板的组装，组装时需要保证与钢管内壁的组装间隙；工艺上规定组装间隙不用大

12、于0.5mm。然后进行固定焊接，焊接采取CO2气体保护焊。柱钢管端面铣削加工：（A）、铣削余量留34mm（B）、钢管（柱）另一端铣削后，复测全长，沿着钢管（柱）圆周方向每隔90测量一次，确保平面度和垂直度要求，铣削表面光洁度为 6.4。 （C）、钢管（柱）铣削后除去铣边毛刺。（D）、钢管铣削后的允许偏差符合下表项目允许偏差（mm）检查方法图例构件（管段）长度3.0 用钢尺和百分表检查管端面对管轴线的垂直度，且不应大于3.0用角尺、塞尺和百分表检查管端面局部不平度f1.0 用游标卡尺检查3 钢柱组装方案(1)牛腿制作工艺钢柱连接牛腿主要为焊接H型钢构件，为比较常规的钢构件；下面就牛腿制作的主要工

13、序做简要说明：序号工序名称图示及说明工艺简述1牛腿翼、腹板制作1.牛腿为焊接H型钢，翼腹板均为直条式钢板，下料采取NC直条切割或数控切割；2.为有效保证下料的精度要求，下料时需加放一定的切割和焊接收缩余量。2牛腿H型钢焊接1.牛腿为钢柱节点区，本体主焊缝要求全熔透。2.本体焊缝焊接采取“CO2气体保护焊+埋弧自动焊”相结合的焊接技术。焊接设备主要为门式埋弧自动焊机3牛腿螺栓孔加工 1.本次加工牛腿截面为19002500mm，截面尺寸比较大；连接螺栓孔数量比较多。2.为有效保证螺栓孔加工精度，本次加工的连接牛腿端部螺栓孔加工采取连接板套钻技术；所以在这里建议连接板同钢柱一起由同一企业加工。 (2

14、)钢柱牛腿组装工艺牛腿组装精度直接影响整个钢柱的加工质量，本次加工的钢柱均为大直径圆钢管柱，牛腿组装采取钢柱下端正造技术，并结合全站仪精确定位方法进行牛腿组装。牛腿与柱子主管焊接全部采取线能量输入量小的CO2气体保护对称施焊，先腹板后翼板，焊后进行检测，对局部超差部位实施矫正；确保钢柱出厂时完全符合设计尺寸要求。4 H型构件加工制作工艺（1）工程焊接H型钢构件制作工艺流程（2） 工程焊接H型钢制作工艺细则详见操作手册。（3） 焊接工艺(A) 焊接工艺方法及工艺通过对本工程构件构造的分析，结合工厂先进焊接设备，本工程构件的焊接采用埋弧焊、电渣焊、CO2气保焊施焊、栓钉焊，下面介绍各焊接方法焊接工

15、艺，其中焊接工艺参数暂作为参考，具体由合格的焊接工艺评定试验制定。(B) 埋弧焊焊接工艺（a）焊接材料的选择：埋弧焊焊丝采用H10Mn2/H08MnA，直径4.8；焊剂：F5011/ F5014；焊丝质量符合标准熔化焊用钢丝（GB/T14957-94）的规定，焊剂质量符合标准低合金钢埋弧焊用焊剂（GB/T12470-90）的规定。焊剂使用前必须在300-350温度下烘干2 h，没有烘干的焊剂严禁使用。（b） 埋弧焊焊接工艺措施焊接前必须清除待焊处表面的水、氧化皮、锈、油污等；对于大于40mm的板在焊接前必须进行焊接预热，预热温度100150；焊后应进行保温处理；定位焊的焊接材料必须与正式施焊的

16、相同；定位焊的焊缝厚度不应超过设计焊缝厚度的2/3，定位焊的长度应大于40mm，间距为500600mm；二面施焊的熔透焊缝，在反面焊接前用碳弧气刨在反面刨止正面完整金属；焊缝应连续施焊，一次完成，焊完每道焊缝后及时清理，发现缺陷必须清除后再焊。若因故中断，在重新开始焊接前，如有预热方面的要求，应按此要求进行预热，并确保接头处的焊接质量插板、加劲板、连接板的端部必须为不间断围角焊；引弧和熄弧点距接头端部150mm以上；BOX流水线焊接时必须保证两台焊机同步同方向进行，避免箱体由于热输入不平衡造成弯曲变形。（c）具体焊接工艺埋弧焊采用多道焊接，使用气体保护焊打底机打底，从第二层开始用双丝双弧进行单

17、层两道焊；盖面层并排焊三道。每道焊缝熔敷金属的厚度应控制在3mm以内，严禁焊道增宽大于10mm，埋弧焊中间层应严格清渣。埋弧焊焊接时，必须在焊缝两端设置引弧或引出板，引弧板和引出板的长度应大于或等于100mm，宽度应大于或等于80mm，焊缝引出长度应大于或等于60mm，保证引弧及收弧处质量，防止引弧及收弧处焊接缺陷。引弧板及引出板要用气割切除，严禁锤击去除。采用对接钢板时，必须保证腹、翼板对接焊缝彼此错位不小于200mm，且翼板拼接长度不小于2倍板宽，腹板拼接长度不小于600mm，且对接焊缝距柱端头不小于500mm。焊接参数：箱型直线构件坡口平焊单丝埋弧焊焊接工艺参数见下表：序号板厚焊道焊丝直

18、径mm电 流A电 压v速 度m/h伸出长度mm11418盖面4.8mm65068038-38364025522025盖面4.8mm65068035-38333625533080填充层4.8mm67069036403640255盖面层14.8mm58060030323436255盖面层24.8mm55058030323638255(C)电渣焊焊接工艺（a）施工准备：电渣焊采用的设备：采用进口纵向BOX流水线或横向BOX流水线。熔丝电渣焊焊丝选用JW-7，熔嘴电渣焊选用2.4mm的H10Mn2焊丝，焊丝质量符合标准熔化焊用钢丝（GB/T14957-94）的规定。熔嘴电渣焊所用的熔化嘴（10*3或1

19、2*3）焊前需经2501h烘培；焊剂选用KF600，焊剂质量符合标准低合金钢埋弧焊用焊剂（GB/T12470-90）的规定，焊剂使用前必须在200-250温度下烘干1h，没有烘干的焊剂严禁使用。钻电渣焊孔应采用摇臂钻，钻孔过程当中应使用空气冷却，不允许采用水冷却，根据不同厚度的隔板应采用不同的孔径加工，如下图所示： 电渣焊钻孔工序时，孔加工好后，焊孔内会残留污物或油污，因此，焊接前应先用木棒清除焊孔内的杂物，并辅以高压气体清除，油污用火焰加热烘烤的方法去除，可用烤枪来加热烘烤。焊接过程中所需要的主要机具：千斤顶、玻璃目镜、引弧铜块、引出铜块、火焰烘枪、砂轮机等。（b）电渣焊焊接操作安装引出装置

20、：引出装置用黄铜制成，放置于焊道上端。安装前应将圆孔周围约150范围打磨平，使焊接时渣液不易外流。当采用熔嘴电渣焊时，应安装熔化嘴：熔化嘴采用竖向单极熔化嘴电渣焊。先插入管状焊条，将管极用铜夹头夹紧，以利导电（熔化嘴在整个焊接过程中不能短路）；熔化嘴必须与孔中心平行，并在中心位置。焊接前将焊丝插入熔化嘴中，检查焊丝是否平直，是否位于熔化嘴的中心，并根据情况做出相应处理；焊丝伸出熔嘴末端约5mm。安装引弧装置：引弧装置为引弧铜帽，用黄铜制成，将其孔中心对准焊孔中心，焊前在引弧装置的凹部撒放高约10mm，粒度为11mm的引弧剂，再撒放高约15mm的焊剂，整套装置对准中心后， 放于焊口下端，并用千斤

21、顶顶紧。（c）焊接：为使箱型变形程度得到一致，必须是对称焊接，为此采用两台电渣焊机对内隔板的两侧焊道，同时同规范进行焊接。电渣焊焊接：启动电渣焊机，引燃电弧，熔剂熔化后，形成熔渣。焊接过程中，根据面板颜色适当的调节熔化嘴或焊枪的空间位置，使其处于熔池中心部位，稳定燃烧，防止烧穿，并根据渣池的深度适当的补充焊剂，保持渣池深度约30-60mm。引弧时，焊接电压要比正常焊接电压高一点，接近空载电压，焊接电流比正常焊接电流小一点；转入正常焊接后，将焊接电压及焊接电流调至正常值；当焊接至距顶端约100mm左右时，将电压稍降12V。拆除引弧装置：熔池上升到离焊道下端约50-100mm时，松开千斤顶，并用木

22、锤击落引弧装置。焊缝冷却后，将焊道起端终端修磨平整。焊缝收尾：当焊接进行到引出阶段时，不应立刻放掉熔渣，而应保证合适的引出长度；为了有效防止收尾处的缩孔和火口裂纹，可以采用以下几种方法：(a)断续送丝。(b)逐渐减小电流和电压直至断电。(c)收尾后，渣池不应立即放掉，以免产生裂缝。焊接工艺参数的选定：焊接工艺参数序号隔板厚度（mm）焊孔大小（mm）焊丝直径（mm）渣池深度（mm）焊接电流（A）焊接电压（V）11818*252.4/1.630-40350400384022020*252.4/1.630-40350400384032222*252.4/1.630-45400450404242424

23、*252.4/1.630-454004504042528-5028*252.4/1.630-454505004045箱型直线构件坡口平焊双丝埋弧焊焊接工艺参数如下表：序号板厚电极焊丝直径mm电 流A电 压v速 度m/h伸出长度mm1T30DC4.8mm6507503436253525-30AC4.8mm7008003338253525-30全面检验：焊缝质量检验应注意引弧及引出部位无火口裂纹，并且引出长度超过15mm以上。焊接完毕24小时后进行超声波探伤检验，焊缝质量应符合一级标准。电渣焊焊缝检验及质量控制应满足电渣焊焊接标准（ZGGY-BZ-005）的相关规定。（D）CO2气保焊焊接工艺（a

24、）引弧与始端处理引弧时，要将焊枪姿态保证与正式焊接时一样，同时焊丝端头距工件表面距离不超过5mm，然后按下焊枪开关，随后即送气、送电、送丝，直至焊丝与工件表面相碰而短路焊断引弧。此时要注意的是，焊丝与工件相碰要产生一反弹力，焊工应紧握焊枪，克服反弹力，不使焊枪远离工件，而是一直保持喷嘴到工件表面的恒定距离。这是防止引弧端产生缺陷的关键。始端处理办法：1.采用引弧板2.倒退法或回头法引弧。倒退法引弧就是在焊缝始端向前20mm左右处引弧后立即快速返回始点，然后开始向前焊接。收弧与火口处理：收弧时仍要保持焊枪喷嘴到工件表面的距离不变，而是释放焊枪开关。即可停送丝、停电、停送气。然后将焊枪移开工件。收

25、弧时要注意克服手弧焊工的习惯做法，就是将焊把向上抬起。气保焊收弧时如将焊枪抬起，将破坏火口区的保护效果。火口区既是焊缝末端熔池凝固的结果，如果收弧方法不当，火口处理不好，即会形成所谓弧坑。这样的火口容易产生裂纹、缩孔等缺陷。所以要讲究火口的处理方法。 （b）基本操作技术：CO2气体保护焊的质量是由焊接过程的稳定性决定的，而焊接过程的稳定性除通过调节设备选择合适的焊接参数外，更主要取决于焊工实际操作的技术水平。操作注意事项：（1）选择正确的持枪姿势，操作时用身体的某个部位承担焊枪的质量，通常手臂都处于自然状态，手腕能灵活地带动焊枪平移或转动，在焊接过程中能维持焊枪倾角不变，还能清楚，方便地观察熔

26、池；（2）保持焊枪与焊件合适的相对位置，主要是正确控制焊枪与焊件的倾角和焊嘴高度，焊工既能方便地观察熔池，控制焊缝形状又能可靠地保护熔池，防止出现缺陷；（3）保持焊枪匀速向前移动，才能获得满意的焊缝，焊工可根据焊接电流的大小，熔池的形状，焊件熔合情况，装配间隙，钝边大小等情况，调整焊枪前移速度；平焊：保持摆幅一致的横向摆动，为控制焊缝的宽度和保证熔合质量，也要做横向摆动，当坡口小时如打底焊道，可采用锯齿形较小的横向摆动，当坡口大时，可采用月牙形较大的横向摆动。填充焊道：填充焊道焊接时在右端开始引弧，焊枪的横向摆动幅度稍大于打底层，注意熔池两侧熔合情况，保证焊道表面平整并稍下凹，使填充焊道的高度

27、距母材表面1.5-2.0mm左右，焊接时不许熔化坡口棱边。盖面焊道：盖面焊道引弧要领与填充焊道相同，但需注意以下事项:1.保持喷嘴高度，焊接熔池边缘应超过坡口棱边0.5-1.5mm，并防止咬边；2. 焊枪的横向摆动幅度稍大于填充层，尽量保持焊接速度均匀，使焊缝外观美观；3.收弧时一定要填满弧坑，并且收弧弧长要短，以免产生弧坑裂纹。立焊：采用向上立焊进行焊接，因向上立焊熔深较大，适于较厚工件的焊接。向上立焊时熔池较大，铁水易流失，应采用较小的焊接参数，并采用摆动式焊接法，焊枪角度倾角应保持在工件表面垂直线上下约10度的范围内。在此要克服一般焊工习惯于焊枪指向上方的做法，因为这样电弧易被拉会熔池，

28、使熔深减小，影响焊透性。（E）栓钉焊接工艺（a）栓钉焊接施工流程（b） 栓钉焊前准备焊接前检查栓钉质量。栓钉应无皱纹、毛刺、发裂、扭曲、弯曲等缺陷。但栓钉头部径向裂纹和开裂不超过周边至钉体距离的一半，则可以使用。施焊前必须经过严格的工艺参数试验，对不同厂家、批号、不同材质及焊接设备的栓焊工艺，均应分别进行试验后确定工艺。使用专用栓钉熔焊机进行焊接施工，该设备需要设置专用配电箱及专用线路。（c） 栓钉焊接安装前先放线，定出栓钉的准确位置，并对该点进行除锈、除漆、除油污处理，以露出金属光泽为准，并使施焊点局部平整。栓钉焊接工艺参数栓钉规格电流（A）时间（S）伸出长度（mm）提升高度（mm）普通焊穿

29、透焊普通焊穿透焊普通焊穿透焊普通焊穿透焊19150018001.01.2582.53.0焊接电压，电流，时间及栓钉枪提起和插下等参数都要调到最佳状态。这将根据过去的经验和栓钉制造厂以及设备制造厂的说明来进行。操作时，要待焊缝凝固后才能移去焊钉枪。如果焊钉枪不能使用时或用于返修不饱满的栓钉时可采用手工电弧焊。焊后要去掉瓷环，便于检查。（d） 栓钉焊接检查焊接过程中要随时检查焊接质量，其内容见下表：栓钉焊接中需检查的项目序号检查要求检查时间1电压、电流、焊接时间每层更换位置时2膨径尺寸每层更换位置时3焊枪筒的移动要平滑随时4瓷环与焊枪筒要同心随时5焊枪夹头要稳固随时6瓷环的位置正确稳固随时7焊接区的清理，除油焊前栓钉质量检查方法如下：外观检查：焊接良好的栓钉应满足以下要求：成型焊肉周围360，根部高度大于1mm，宽度大于0.