图3.2-5 外径相同壁厚不同管材对接示意图
图3.2-6 内径外经均不同管材对接示意图
5) 焊缝的坡口形式,在管壁厚度不大于6mm时,可用I形坡口,其坡口宽度b应控制在4mm~8mm,见图3.2—7。在在管壁厚度大于6mm时,可用V形坡口,间隙应控制在2~5mm内,坡口角度α应根据管壁厚度和使用焊条或焊丝直径,在55°~80°内选择,见图3.2—8。
6) 内衬管一般选用壁厚4~10mm,长度40~60mm为宜。
图3.2-7 I形坡口管对接图 图3.2—8 V形坡口管对接图
7) 管材焊接,可以采用二氧化碳气体焊和手工电弧焊。接管焊缝应冷却到环境温度后进行外观检查,Q195、Q235、20#材质的管材应在焊接后焊缝自然冷却到环境温度;Q295、 Q345、09MnV、09MnNb、12Mn、12Mn、14MnNb、16Mn、16MnRE、18Nb材质的管材应在焊接完成24h后;Q390、Q420、Q460、15MnV、15MnTi、16MnNb、15MnVN、14MnVTiRE材质的管材应在焊接完成48h后,进行超声波探伤检查。
8) 管材的最短接长为二倍D(管材外经)且不得小于600mm。管材接管后,每10000mm的对接接头不得超过3个;每5000mm的对接接头不得超过2个;每3000mm的对接接头不得超过1个。且对接接头处焊缝应与节点焊缝错开为1D并不得小于200mm的距离,如图3.2-9所示。
图3.2-9 对接接头焊缝与节点焊缝错开示意图
9) 相同管材(同管径同壁厚)对接,接口错边小于0.15t(t为壁厚)且小于等于3mm。
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3 相贯线切割
1) 相贯线的切割,必须采用专用数控相贯线切割机进行。管件在切割前,必须用墨线弹出基准线,作为相贯线切割的起止和管件拼装的定位线。并保证相交管件的中心轴线交汇于一点。如果管桁架中,斜腹杆中心线交汇于弦杆中心线的外侧(即正偏心)或内侧(负偏心),则应使交汇的偏心距最小,且应满足:-0.55d0≤e≤0.25 d0或-0.55h0≤e≤0.25 h0,如图3.2-10所示。相贯线的切割,应按照先大管后小管、先主管后支管、先厚壁管后薄壁管的顺序进行。
图3.2-10 斜腹杆、弦杆中心线的偏心示意图
注:d0为圆管直径;h0为矩管高度;e为偏心距。
2) 管件壁厚大于6mm,应按图3.2-27、图3.2-28、图3.2-29和表3.2-5的坡口要求,采用定角、定点、固定坡口的方式与相贯线配套切割相贯节点焊接坡口。
3) 相贯线形式主要分为: (1) 二管相贯线
a 垂直相交相贯线如图3.2-11 所示。 b 斜交相贯线如图3.2-12 所示。 c 偏心相交相贯线如图3.2-13所示。
图3.2-11 垂直相交相贯线 图3.2-12 斜交相贯线 图3.2-13 偏心相交相贯线
(2) 三管相交相贯线和多管交相相贯线如图3.2-14,图3.2-15所示。
图3.2-14 三管相交相贯线 图3.2-15 多管相贯线
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(3) 与环管或球相贯线
a. 与外环管相贯线如图3.2-16所示。 b. 与内环管相贯线如图3.2-17所示。 c. 与球相贯线如图3.2.17-18所示。
图3.2-16外环管相贯线 图3.2-17内环管相贯线 图3.2.3—18管球相贯线
4) 若采用火焰或等离子数控相贯线切割机进行相贯线切割,切割后必须将相贯线周围残留熔渣清除干净,防止焊接缺陷产生。
5)管件切割时应根据不同的节点形式,参考下述规定预留焊接收缩余量:钢管球节点加衬管时,每条焊缝收缩余量应留1.5~3.5mm,不加衬管时,每条焊缝收缩余量应留1.0~2.0mm。焊接钢板节点,每个节点焊缝收缩余量应留2.0~3.0mm。相贯节点,每条焊缝收缩余量应留1.0~2.0mm。
4 弯管
1)弯管可以采用冷弯和热弯的方法。但对于管径较大和壁厚较厚弯曲半径较小(通常R﹤20m)的管件推荐使用较为先进的中频热弯工艺。
2)弯管工艺流程:
放 样 设定模形靠板 弯曲(冷弯、热弯)成型 3)弧形、平面内函数曲线或平面内自由曲线的管件在弯制成形之前必须进行详细的控制点坐标计算,对单曲率杆件,每根下料杆件的弯曲前控制计算点不得少于5个点,对于曲率较大的杆件或多曲率杆件,其形状控制点相应增加。同时要求弯管成形后的检查控制点应不少于桁架上下弦杆节段控制点,检查时可以采用节点相对坐标进行校核(图3.2-19)。
4)弯管的质量应满足表3.2-1规定的加工公差要求。
(a) (b)
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(c) 图3.2-19 曲线桁架成形控制点
表3.2-1 弯管加工公差要求
项 目 管径的椭圆率 (Dmax-Dmin)/Dmax 矢(弦)高 弧长 壁厚减薄量 允 许 偏 差 8% 0~+20mm L/1500,且≤20mm 13%t,且≤1.5mm 备 注 注: 1、Dmax、Dmin为管测点的最大、最小直径; 2、t为管壁厚度。
5 节点板或节点球加工 1) 节点板
(1)焊接钢板节点分为单板和十字节点板,用于连接管桁架杆件(图3.2-20)。十字节点板宜由二块带企口的钢板对插而成,也可以由三块钢板焊接而成。十字节点板 构造如图3.2-21(a)、(b)所示。
图3.2-20 单板节点示意图
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(a) (b)
图3.2-21 十字节点板构造示意图
(2) 板节点所用的钢材应同管桁架杆件钢材一致,板材厚度由设计根据内力计算确定,一般比连接杆件厚度大2mm,但不得小于6mm。节点板大小尺寸由设计确定。十字节点板的竖向焊缝宜采用V形或K形坡口的全熔透对接焊缝。
(3) 钢板节点的节点板长度尺寸允许偏差为±2mm,角度允许偏差为±20′,可用角尺或样板检查,其接触面应密合。
2) 节点球加工
焊接空心球节点,是目前管桁架中应用较多的一种节点。它构造简单,受力明确,球体无方向性,可以与任意方向的管件连接。
(1)焊接空心球加工工艺流程:
圆板下料 冲压成半球(热压、冷压) 机械加工 装配焊接
(2) 焊接空心球构造,由两个半球焊接而成,可分为不加肋(图3.2-22)和加肋(图3.2-23)两种。空心球外径与壁厚的比值按设计要求一般可选25~45。空心球壁厚与连接管件最大壁厚的比值选用1.2~2.0。空心球壁厚一般不小于4mm。
(3) 当空心球外径大于等于300mm,且杆件内力较大需要提高承载力时,可在球内两半球对焊处增设肋板,使肋板与两半球三者焊成一体,见图3.2-23。肋板厚度不小于球体壁厚;肋板本身可挖空以减轻自重,一般可挖去其直径的1/3~1/2。为了方便两个半球的拼装,在肋板上可采用凸台,其凸台高度不得大于1mm。内力较大的管件应位于肋板平面内。
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