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摘要:钢箱梁是桥梁上的主要应用设备,我国的钢箱梁技术在改革开放以来有很大的提升,但是随着科技的进步,钢箱梁的制作加工技术和质量也要有相应的提升,论文对钢箱梁制作的特点、钢箱梁的工艺流程及先进技术的技术应用进行了分析,以便更好地促进桥梁技术的发展。
关键词:钢箱梁制作;质量控制;加工
1钢箱梁的构造特点
钢箱梁由4块钢板(即2块外宽板和2块外窄板)焊接组成,连接4块外板的4条焊缝按强度要求需分段加工成全焊透坡口(CP型)与局部焊透坡口(PP型)两种形式。局部焊透坡口(PP型)适用于断面较小且强度要求低的钢箱梁;全焊透坡口(CP型)适用于大断面、大跨度的钢箱梁,如图1所示。箱型梁两端及有连接件的部位需设置内隔板,作为强度加劲板。隔板焊接采用手工电弧焊和熔化嘴焊配合使用。大跨度钢箱梁采用分段制作,由工厂加工成半成品梁段后,运输至现场采用对接式拼装,最终完成大跨度钢箱梁的制造。
图1钢箱梁典型断面示意
2钢箱梁制作工艺流程
在钢箱梁制作之前,首先要进行图纸会审和技术交底工作,检查图纸中是否存在不合理的地方,及时整改,通过技术交底使得施工人员了解钢箱梁的制作工艺,提高其施工质量。钢箱梁的制作流程如下:翼板、腹板、底板、横隔板和接口板放样→号料→切割→矫正→零部件成型→装配→结构板材焊接→剪力钉焊接→制孔→预拼装→喷砂、涂装。在钢箱梁制作过程中,首先要在底板进行漆底防腐层涂喷,之后进行底板数据切割。在切割过程中,剪切钢料边缘应整齐、无毛刺、咬口及缺肉等缺陷,切口处不得出现裂纹和缺棱,切割后应清除边缘的氧化物、熔瘤和飞溅物等。其次为了达到质量要求,下料后零件必须进行矫正,矫正主要是以冷矫为主,热矫为辅,冷矫发力要慢,热矫温控要严谨。完成上述的操作流程后,将腹板、底板以及翼板单元焊接。焊接完成后对焊缝进行检查,如果焊缝不符合要求,要进行返修处理。最后进行钢梁的表面处理,清理表面的杂物,之后对其喷涂防腐漆、摩擦面喷铝,最后出厂安装。如图1所示。
图1钢箱梁制作流程
3钢箱梁制作工艺过程及注意事项
钢箱梁的制作工艺过程如图2所示。
图2钢箱梁外板及隔板组装示意
(1)组装钢箱梁前,根据钢箱梁的外形几何尺寸制作组装胎架,胎架上表面水平度误差允许偏差±1mm。
(2)将1块宽板吊上胎架,利用划线样板划出中心线、箱内隔板位置线及上口和下口工艺性加强板的位置线,并标明厚度方向以及窄板安装位置线。
(3)安装箱内隔板,安装时要求隔板中心线与宽板中心线对准,并保证全部隔板的边缘在同一条直线上,且隔板的熔化嘴焊槽线与宽板的焊孔位置线对准。
(4)实施定位焊,焊前火焰局部预热至150℃。夹板与隔板采用间断焊接,夹板与宽板用手工电弧焊焊一道焊高为6mm的焊缝。
(5)吊装1块窄板,其上下端必须与宽板的上下端对齐。
(6)吊装另1块窄板,在组装胎架上,由两块窄板和1块宽板拼成[型,其上下端必须与下面的宽板对齐,并且焊孔位置线必须与隔板的熔化嘴焊槽对准。拼装过程中,随时采用螺旋千斤顶顶紧,确保内表面与隔板贴紧,局部间隙不大于0.5mm,经常用塞尺检查,间隙超标的,重新顶紧后,再施定位焊。
(7)焊接隔板两侧与窄板的焊透角焊缝。采用手工电弧焊焊接,并分层施焊,先打底后盖面。焊接另一边时,必须采用碳弧刨清根,然后再打底和盖面。随时测量并及时矫正变形。
(8)安装箱内衬板并焊接,注意衬板比焊缝两端各长50mm以上,并在一条直线上。衬板与箱板要焊接牢固,以免脱落。
(9)盖上最后1块宽板合拢成箱型梁,合拢前应将箱内隔板位置线引出划在外板上,以备熔化嘴焊缝超声波探伤检测时能找准位置。为保证外板4道埋弧自动焊的起弧质量,应在外板四角位置装好引弧板,引弧板要符合规定要求并焊牢,然后交下道工序焊接。
(10)焊接在专用胎架上进行,焊前必须按焊接工艺评定卡要求进行预热,每条焊缝根据板厚和焊缝高度要求分层分多次施焊,一般是先打底焊,然后再施盖面焊。4条焊缝的焊接顺序必须按对角对称施焊,因此必须多次翻身配合。焊接过程中随时对变形情况进行观察和测量,包括弯曲、扭曲、角尺度变形,发现异常情况随时矫正。
(11)4条焊缝焊接完后,对焊缝进行超声波探伤检查,发现缺陷,将缺陷部位利用碳弧刨刨除,然后重新修补。
(12)根据划线样板的确定位置,将熔化嘴焊孔钻穿,进行熔化嘴焊接。熔化嘴焊接按自上而下的顺序进行,先从下窄板焊孔开始起弧,最后到上窄板焊孔收弧结束,切忌中间有断弧现象。为了保证下窄板焊孔段的起弧质量,必须在下窄板焊孔外放置等径的起弧铜套管。熔化嘴焊接完后,去掉起弧铜套管即可,如图3所示。焊接后进行超声波探伤检查,检查有无断弧或未熔合情况。
图3熔化嘴焊起弧铜套管示意
(13)对成型的箱梁几何尺寸和外观初步检查,包括总长、宽度及变形情况,对超出允许偏差的变形进行校正。
(14)矫正钢箱梁至符合标准后,将钢梁放在平台上,再利用划线样板划线,划线内容包括:四个面的中心线、两端头铣切加工的控制线、连接板和附件安装的位置线,然后送下道工序铣端头。
(15)机加工结束后,安装好钢箱梁附件,并加工好端头拼接的坡口,安装附件要以眼孔中心为定位点,需格外注意第一只眼孔边缘的距离。
(16)钢箱梁跨度超过24m以上时,需分两段或多段制作,半成品梁段制作完成后,在制作工厂进行预拼装,预拼装完后组对编号,最后运输至现场进行对接拼装。
4钢箱梁制作引进的先进技术应用
4.1数控CAM技术
(1)对形状不规则的板件在CAD制图后,经计算机编译成等程序文件,再传送给数控切割机,数控切割机在PC机的控制下,实现对板材的实样下料,即下料CAM技术,确保零件的外形尺寸。
(2)对某此后续工序为划线的零件,在数控切割时或切割后,利用该设备的划线功能,在零件上划出基准线或组装线,即划线CAM技术。
4.2无“马”装配技术
(1)所有单元件在定位组装胎型上定位组装(卡槽定位),避免焊接马板对母材的损伤。
(2)根据零件对接、单元件焊接、箱体焊接、环缝焊接收缩的规律,并考虑弹性压缩量,设置一定的工艺补偿量,对单元件的面板实施一次无余量切割,减少单元件的二次切割和现场工作量。
4.3焊接反变形应用技术
在反变形胎架上机械卡固定位,CO2气体保护自动焊同向施焊U形肋两侧焊缝、减少焊接变形、确保焊接质量。
4.4组拼胎架横向设拱技术
由于钢箱梁在总拼胎架上整体组焊时,只能对其内底板、外底板实行弹性约束,无法实现对顶板、腹板的约束,在焊接应力的作用下,上箱口产生收缩变形,使得桥面横坡减小、桥面宽度(即两腹板间距)变小,因此在箱梁预拼装胎架横向预设一定的预拱量,来抵消整体组焊后箱梁断面的变形,确保桥面横坡和桥面宽度。
4.5单面焊双面成型焊接工艺
对各种形式的焊缝,如顶板、底板、斜腹板的纵向对接焊缝,节段间接口焊缝等采用陶质衬垫单面焊双面成型工艺,确保焊缝质量、提高生产效率。
5结语
钢箱梁的施工工艺不是特别的繁琐,但是每个步骤程序都得按照规定进行,不得有违反任何规定而自行主张施工,其主要目的是为了后期的施工建造的建筑物可以有良好的性能,满足日常使用,在非强荷载下可以保持稳定承受荷载的能力。
参考文献:
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