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超高层建筑的发展体现了一个 的建筑科技水平和建筑材料工业水平 , 也是衡量一个 建筑科学技术综合水平的重要标志。同时随着科技的发展 , 现代超高层建筑体系中大都采用钢结构体系 , 占 70 % ? 80 % , 并采用带巨型斜撑、巨型柱、巨型框架钢结构。巨型柱钢结构大量采用规格为 1 ) 800 x30 以上的大直径厚壁钢管结构。如广州新电视塔 , 建筑高度 610 , 1 、,立柱钢管为 DZ 000 X 50 ( l0 ) ;广州珠江西塔 , 建筑高度 132 川 , 立柱钢管为 1 ) 1 800 x 55 ( 50 ) ; 台商大厦建筑高度 289 , 11 ,立柱钢管 D ( 1100 一 1 000 ) X30 等。同时由于用在超高层建筑上,对构件加工精度要求非常高,如广州新电视塔对立柱类钢管柱的加工要求直径误差需在士‘ / 1 000 , 且不应大于 2 . 0 rll , 11 :椭圆度误差.厂镇‘ 1 / 500 , 且不应大于 3 . 0 , ,、 11 、。此类钢管世界上只有极少数厂家能生产 , 如德国曼勒斯曼公司,其初步报价为 2200 ? 2 500 欧元八( 2006 年报价)。因此 , 随着国内超高层建筑越来越多,对大直径厚壁钢管的需求也越来越大.
l 大直径厚壁钢管成型工艺
1 . 1 大直径钢管常规成型工艺
根据现阶段国内钢管生产厂家的成型加工工艺,大直径厚壁钢管加工方法主要可分为以下两类: l )热扩无缝管加工工艺一此类加工工艺主要采用热加工成型, 规格只能加工 D720,且加工中需要进行升温加热,会大大降低材料的力学性能,加工过程中存留大量的残余应力,成品加工精度低,无法满足超高层建筑要求 2 )冷压成型管加工工艺 ― 主要采用预弯机、折弯成型机、在制管专用圆弧上模及可调式下模上折弯压制,通过对钢板进行逐级折弯压制成型此加工工艺对圆管的管径、椭圆度等指标控制精度不高,而且管径也受到限制,规格主要为 Dl 000 以下的主要用于桩基础、油气管线等,对于超高层建筑的技术要求较难达到一般建筑设计采用较少
1 . 2 大直径厚壁钢管卷制成型工艺
国产12Cr1MoV大口径厚壁钢管性能
125、200、300和600MW机组锅炉的集箱、蒸汽导管都使用进口12Cr1MoV大口径厚壁钢管,要求钢管在540°C的工作温度和较大工作应力下可靠地运行。钢管的 规格为9800×45mm和559×133mm。
日本钢管公司(NKK)京浜制铁所将钢锭加热后在立式水压机上顶孔成杯形坯,由卧式水压机多次顶压(每次减薄约10mm),成型后经内外表面加工。产品规格为350~9106mm,壁厚为30~200mm日本住友金属公司尼崎制铁所用3000吨立式水压机穿孔,再用600吨或1500吨卧式水压机热挤压成型。每次热挤压同时通过三道不同规格的模具,每道减薄约5mm,生产效率比NKK高。成品管内、外表面经镗削和车削。
目前,国内已有140和400自动轧管机组,216和318周期轧管机组以及热扩制管机,具备了生产外径大于133~9700m钢管的设备条件,但迄今9159mm以上的高压锅炉管仍主要依靠进口。
壁厚和张力系数对钢骨内多边形程度的影响规律
影响成品例管在张力减径过程中产生的内多边形程度的因素较多.们 · 般认为荒管壁厚和张力系数起主要作用。在其他囚水不变的情况下,钢管的变形会随着 It 壁厚的增加逐渐举现不均匀现象.钢管产生内多边形的现象趋十严或;而钢管变形不均匀的现象则会随着张力系效的增大而浮渐档千均匀。图 6 给出了不同壁厚的荒管在张力减径条件下,产生的不同周向壁厚方筹的对比。可以着出.成品钢管的周向壁厚方差随着荒管的峨厚增大早连渐减小的趋势。当荒骨壁厚为 IS . sn . n .和 16mm 时.相应的.其周向壁厚方差分布达到 1 . 04 和: ( ) 5 ,钢竹的内多边形程度较高。
1 壁厚增加到 I6 . smm , Ismm 时.成品钢管的周向壁厚方差比壁厚为 l3 . 5llII : ,和 I6mm 时减小 r 113 ;当荒管壁厚进一步增加到 22 川“.和 24mm 时,其周向璧厚方差在 0 . 14 附近,说明此时钢管壁厚分布 。经本文作者进一步研究发现.当荒管壁厚继续姗加时,成品钢管的壁厚并不继续减小.因此采用张力减径工艺生产该种战号的成品钢管时.荒竹的壁厚控制在 Zomm 心 4n , n ,之间为宜_ 3 结论 《 l )通过对厚壁钢管张力减径过程的效伯分知.分析获得 J -轧棍形状、轧棍不同截而的线速度以及炯管的滋度场是影响钢管壁厚不均的主要因素。 《 2 万皿过对不 l 司璧厚钢锌张力减径过程的有限元模拟,分析获得了荒管壁厚和张力系数时成形后钢管壁厚分布不均的影响规律。结果表明,当荒管壁厚为 22mm 和 24mm 时,成形成品钢竹的周向壁厚方效在 n . 14 左右.说明此时钢管壁厚分布 .成品竹内表面较圆-
确定探伤覆盖面
探头与标准试样确定后, 首先调整 探 伤 灵 敏度, 其次确定探伤钢管的覆盖率, 必须保证对钢管圆 周 110%的 全 扫 查, 才 能 对 批 量 的 钢 管 进 行 检测。 由于钢管壁厚较厚, 超声波在钢管内传播时衰减增大, 且锯齿形传播时的跨距较大, 导致钢管圆周方向的锯齿漏点面大。 为了保证超声波对钢管内缺陷 110%的扫查, 探伤时探头沿钢管圆周方向移
动的范围也应相应增大, 且要根据钢管外径的大小把整个圆周分为几个探测面。 根据经验一般至少要探 3 个圆周面, 从而保证整支钢管整个圆周上的纵向缺陷被全部探测到。 实际检测时, 每一次扫查前, 应在管端 1/3 圆周处做好标识, 每次扫查范围为钢管的 1/3 圆周, 且每次扫查应有 10%的覆盖面。
应用效果
在实际探伤 Ф121 mm×36 mm 规格 45MnCrMo钢钻铤管时, 纵向内壁缺陷废品率较高, 对其取样进行理化检验分析, 结果为夹杂缺陷超标, 证实了此探伤方法的有效性。 同时, 缺陷分析结果也为改进生产工艺提供了理论依据, 通过在生产中采取有效措施, 避免了批量废品的产生。 近内壁 B 粗类夹杂物放大 100 倍后的局部形貌。(1) 对于 t/D∧0.2 的超厚壁钢管, 采用变型横波斜射法能够很好地检测钢管中的纵向内壁缺陷。可用折射横波检测内壁的方法设计探头入射角, 但要清楚超声波在超厚壁钢管内的传播路径, 关键在于波形辨认, 以便对内外壁缺陷做出准确判断。
(2) 由于横波波束在钢管内传播时的锯齿漏点较大, 为了避免漏检, 探伤时应在整个圆周面上进行多次扫查。
(3) 实践证明, 采用变型横波斜射法检测超厚壁钢管纵向内壁缺陷的效果很好, 仪器调整方便,操作简单, 缺陷波重复性和稳定性好, 且无明显杂波影响, 能够满足现场探伤需要。
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