钢管塔制造技术.

一、钢结构发展的巨大成就钢结构建筑钢结构桥梁钢结构塔杆钢结构高层建筑大型体育馆机场航站楼输电铁塔通信塔广播电视塔公路桥铁路桥跨海桥迪拜塔•迪拜塔是目前世界第一高楼与建筑。2009年11月26日建成，2010年投运，有162个楼层，建筑物总高度有818米。建筑采用了一种具有挑战性的单式结构，由连为一体的管状多塔组成，具有太空时代风格的外形，基座周围采用了富有伊斯兰建筑风格的几何图形——六瓣的沙漠之花。鸟巢工程平面尺寸:332m×296m用钢量4.19万吨，采用Q460E-Z35，厚度110mm,堪称中国第一钢结构。一桥飞架南北，天堑变通途•南京长江三桥：主跨648m，国内第一座钢塔钢箱梁双索面五跨连续斜拉桥，主桥采用半漂浮体系结构，主要材质Q345D和Q370Dq钢；•苏通长江大桥：主跨1088m，双塔双索面斜拉桥，当时世界第一大跨度斜拉桥，主要材质Q345Dq和Q370Dq钢，总重5万吨；•大桥设南、北两个航道，主跨分别318m、448ｍ的钻石型双塔双索面钢箱梁斜拉桥，是目前世界上已建或在建的最长的跨海大桥，2008年建成通车。用钢量相当于7个“鸟巢”，用混凝土量相当于10个国家大剧院，可以抵抗12级以上台风。杭州湾跨海大桥铁塔钢结构输变电铁塔通讯铁塔广播电视塔输变电杆塔钢结构舟山大跨越•耐张段长6215m（世界之最），最大档距2756m（亚洲之最）。•跨越塔3基，锚塔4基，最高塔370m，塔重5999吨！•建筑、桥梁、杆塔钢结构的特点:–外观上,设计新颖独特,体现鲜明的时代特征;–材料上,高强钢、大厚度、大规格钢材使用;–规模上,超高层、超高度，大跨度。二、输电线路钢管塔的应用传统输电线路角钢塔、钢管塔问题：•角钢塔承载力有限，塔高一般在60m以下；•角钢应用规格较小，目前均在∠20#及以下。大荷载时只能采用双拼、多拼角钢；•跨越钢管塔采用平板法兰加筋板连接，焊接工作量大，残余应力大，结构易变形；•大跨越钢管塔采用相贯连接的焊接结构，难于保证焊接质量。2008年罕见的冰雪灾害对输电铁塔的结构、设计是个严峻考验！应对冰雪灾害采取的措施•国家电网积极采取措施：–改进铁塔结构设计–研制新的除冰技术–推进高强钢的应用工作–开展钢管塔的研究与应用工作•其中，后两项已经列入国家电网重点应用新技术目录，并推广应用。•高强钢、大规格角钢的应用–效益：–Q420应用：已经超过50万吨–Q460应用：已在部分试点工程得到应用–大规格角钢应用：22#、25#角钢在锦苏线应用–应用原则：承受拉力的角钢，只要拉杆的肢宽不小于80mm，应积极采用，受压控制的角钢，其长细比的适用范围为0～80。•钢管塔的应用–国家电网报•国家电网致力钢管塔应用与推广–国务院国有资产管理监督管理委员会网站•国家电网启动输电线路钢管塔推广应用工作–目前已经在不同电压等级依托输电工程项目中得到应用•220KV线路、500KV线路、750KV线路、1000KV线路等等。•钢管等级：Q345B、Q420C、Q460C•法兰等级：最高Q420C淮南-上海东线工程•1000KV输变电工程，全长656km；•线路采用同塔双回钢管塔架设；•铁塔平均高度100m;•主要材质Q235、Q345；•总用钢量约30万吨，其中焊管约20万吨，带颈法兰约2万吨.国家电网特高压电网规划2010年2月25日特高压工程建设工作会议提出的10年规划：•2012年，“三华”电网建成“两纵两横”特高压骨干网架；•2015年，“三华”同步电网进一步加强，以特高压为核心的坚强电网初步形成；•2020年，“三华”同步电网形成“五纵六横”主网架，基本建成坚强智能电网。三、Q/GDW384-2009输电线路钢管塔加工技术规程关于钢管塔•钢管塔–主材用圆形钢管构件，斜材（或辅助材）用钢管或圆钢、型钢等构件组成的空间塔架（桁架）结构。•构件–由若干零件组成的钢结构基本单元，如钢管和法兰组成的焊接件等。•零件–组成钢管塔的最小单元，如：法兰、螺栓、钢管、劲板等。输电铁塔制造规范•DL/T646-2006《输变电钢管结构制造技术条件》•GB/T2694-2010《输电线路铁塔制造技术条件》•《特高压输电线路钢管塔加工技术规定》•Q/GDW384-2009《输电线路钢管塔加工技术规程》Q/GDW384-2009特点•以DL/T646-2006《输变电钢管结构制造技术条件》为基础；•参照日本钢管塔制造相关标准；•应用特高压输电线路钢管塔应用研究和Q420、Q460高强钢管、高强法兰、8.8级高强螺栓研究成果；•结合现有输电线路钢管塔设计、加工方面的经验；•内容上更加完善，技术上要求更高。4总则•4.1规范层次：首先应满足设计文件的要求。其次，执行本标准。再次应满足国家及行业有关标准的规定。•4.2设计变更要求：应征得原设计单位的同意，并签署设计变更文件。•4.3钢管塔加工涉及角钢时，执行GB/T2694。•4.4“三新”采用，需经过试验研究，并经国家电网公司组织的评审和认可。5材料与零件•钢材——钢管、钢板、角钢、圆钢等•焊接材料——焊条、焊丝、焊剂、气体•直缝焊管——高频管、埋弧管•法兰——平板法兰、带颈法兰•紧固件——8.8级、10.9级6构件制作与装配•放样–依据：设计图纸及加工工艺；–要求：–考虑焊接变形及加工余量；–相贯线焊接部位坡口要求；–样板要求；–开设镀锌通气孔要求。•下料–零件下料允许偏差–钢管下料端面偏斜–切割面的质量要求–切割工艺要求•冷加工：剪、锯、冲——最低加工温度、最大加工厚度•热加工：火焰切割、等离子切割、温冲6构件制作与装配冷加工最低工作温度项目剪切和冲孔冷矫正冷弯曲钢材牌号Q235工作地点温度不低于-5℃-10℃-10℃Q3450℃-5℃-5℃Q4205℃0℃0℃Q4605℃0℃0℃冷加工最大厚度材质剪切最大厚度,mm冲孔最大厚度，mmQ2352416Q3452014Q3901612Q4201412Q4601210•开槽–优先采用专业开槽机，也可采用在钢管上钻孔定位、开槽的方法。•制弯–应采用热弯工艺，热弯温度控制在800-950℃，然后自然冷却•制孔–制孔工艺：冲、钻–制孔表面质量要求–制孔允许偏差6构件制作与装配•装配–定位焊要求：在工作台上进行；–工作台和胎板要求：必须有足够的刚度；–构件装配允许偏差要求•18个项目6构件制作与装配•矫正–工艺要求：主柱、横担主材不得冷矫正，其他构件弯曲度小于10°时，可以进行冷矫正。当环境温度低于0℃时，Q420及以上等级的材料不得进行冷矫正；当环境温度低于-12℃时，所有材料不得进行冷矫正。–热矫正工艺：加热温度不应超过900℃，热矫正后应自然冷却。–矫正后的表面质量：不应有明显的凹面和损伤,表面划痕深度不应大于0.5mm。热浸镀锌后的矫正不得破坏镀锌层。6构件制作与装配7焊接•一般规定–人员种类与持证要求：焊接技术人员、焊接作业人员、无损检测人员、焊接热处理人员、焊接质量检查人员等。–焊接技术文件：建立厂级、车间级、班组级文件体系。焊接工艺评定（JGJ81）。–焊接材料管理：库房设施要求，管理流程按JB/T3223管理。–焊接设备管理：设备完好性、计量管理。焊接技术文件•公司级：–焊接工艺评定–钢管塔加工焊接工艺规程–钢管塔检验工艺规程•车间级:–焊接作业指导书–无损检测作业指导书–理化检测作业指导书•员工级:–焊接工艺卡–检验工艺卡：外观、RT、UT、MT焊接资料:焊接记录焊缝外观检验记录、内部检验记录质量证明书、原材料复检记录钢结构设计对焊接的要求•分清主次结构•关注主结构的关键焊缝•焊缝设计合理•采用正确的连接构造焊缝结构要合理焊缝结构要合理Q235Q345Q420Q460焊缝质量等级一级二级三级平板法兰-筋板连接直缝焊管-带颈法兰连接相贯线连接插板连接钢材焊缝构造钢管塔设计钢管塔涉及的主要焊接对象•直缝焊管–高频焊管–埋弧焊管•法兰–带颈法兰•对焊法兰•平焊法兰–平板法兰•连接板–连接板、插板、加强板连接形式：内变径法兰内外变径法兰熔透型连接平板法兰带劲板平板法兰钢管塔主要焊缝连接形式钢管与法兰对接焊钢管与法兰插接焊钢管与连接板、加强板焊接钢管U型槽与U型板焊接钢管U型槽与插板焊接钢管相贯焊接7焊接焊缝质量等级：•应按图纸、设计文件的要求确定焊缝质量等级。若图纸、设计文件没有明确要求时，焊缝质量等级规定如下：–a）环向对接焊缝、连接挂线板焊缝、钢管纵向对接焊缝应满足一级焊缝质量要求。–b）横担与主管连接焊缝应满足二级焊缝质量要求。–c）管管相贯连接焊缝、钢管与带颈平焊法兰连接的角焊缝、钢管与平板法兰连接的环向角焊缝应满足二级焊缝外观质量要求。–d）其他焊缝应达到三级焊缝的质量要求。7焊接焊接作业环境•焊接作业场所出现以下情况时必须采取措施，否则不允许施焊。–a）焊条电弧焊或药芯焊丝自保护焊时焊接作业区风速超过8m/s、气体保护电弧焊时焊接作业区风速超过2m/s。–b）相对湿度大于80%。–c）焊接Q345以下等级钢材时，环境温度低于-10℃；焊接Q345钢时，环境温度低于0℃；焊接Q345以上等级钢材时，环境温度低于5℃。7焊接焊接工艺•焊缝坡口设计依据：参照GB985.1、GB985.2设计。•坡口加工：加工方法与质量要求–优先采用机械加工，也可选用自动或半自动气割或等离子切割、手工切割的方法制备。–但应保证焊缝坡口处平整、无毛刺，坡口两侧20mm范围不得有氧化皮、锈蚀、油污等，也不得有裂纹、气割熔瘤等缺陷。•组对要求：–严禁在焊缝间隙内嵌入填充物。–按要求尺寸组对。7焊接•焊材选择：–应选用与钢材相匹配的焊接材料。–焊接强度等级不同的钢材，按照等级较低的钢材选用焊接材料。•定位焊要求：–工艺及质量要求与正式焊缝相同。–定位焊高度不宜超过设计焊缝高度的2/3，长度不小于25mm。定位焊点一般不少于3点，且应均匀分布。•焊接：–严格按照焊接工艺规定的焊接方法、焊接参数进行焊接。并按要求进行预热、焊后热处理。•标识：–焊接完毕，在距焊缝端头50㎜明显处打上钢印代号。焊接材料选择材质焊条实芯焊丝气保焊药芯焊丝气保焊埋弧焊Q235BE43XXER49-XE43XTX-XF4XX-H08AQ345BE5015E5016ER50-XE50XTX-XF48XX-H08MnAQ420BE55××-GER50-6ER55-D2F55A0-H10Mn2、F55A0-H08MnMoAQ460CE60××-D1ER55-D2ER55-GER55-D2-TiF55A2-H08Mn2SiF55A2-H08MnMoAF55A2-H08Mn2MoAQ420CE55××-C3ER55-D2F55A2-H08MnMoAF55A2-H08Mn2MoAQ420DE55××-C3ER55-D2F55A3-H08MnMoAQ420EE55××-C3ER55-Ni1F55A4-H08MnMoAQ460DE60××-D1ER55-D2F55A3-H08MnMoAQ460EE60××-EER55-Ni1F55A4-H08CrMoVAF55A4-H08MnMoA焊接材料选择预热要求一般在下列情况下应对焊件进行预热：•a）焊接Q345以下等级钢材时，环境温度低于-10℃；焊接Q345钢时，环境温度低于0℃；焊接Q345以上等级钢材时，环境温度低于5℃。•b）当Q345级钢材厚度超过32mm，Q420级钢材厚度超过28mm，Q460级钢材厚度超过24mm时。7焊接焊接质量检验•外观检验–焊缝尺寸测量–外观外观质量要求：缺陷检验、焊缝观感–必要时，表面探伤(MT、PT)•内部检验–优先UT•GB/T11345•薄壁管超声波检验与质量评定–仲裁检验——RT•GB/T3323焊缝表面无损检测•出现下列情形之一时，依据JB4730进行：–a）焊缝外观检查发现裂纹时，应对该批同类焊缝且相同焊工施焊的焊缝进行100%的表面无损检测。–b）焊缝外观检查怀疑有裂纹时，应对怀疑的部位进行表面无损检测。–c）设计文件要求进行表面无损检测时。–d）插入式连接的角焊缝，应进行100%的表面无损检测。