摘要：借鉴国内外钢结构加工制作技术，通过卡西姆项目煤仓间钢煤斗加工制作技术的实践，不仅将无余量卷圆方法和向下立焊方法得以推广，还对于有弧形结构的钢结构构件加工工艺得出了宝贵的经验，以供借鉴。使用该加工制作技术，提高了劳动效率，降低了操作者的劳动强度，节约生产成本。
关键词：卡西姆、钢煤斗、加工制作、煤仓间、向下立焊
1 引言
近年来国外钢结构事业发展极为迅速，尤其在厂房结构、空间网架结构、高层超高层钢结构、异型钢结构方面。各种造型新颖、承重能力强的厂房结构层出不穷。本文从正在施工的巴基斯坦卡西姆主厂房钢煤斗制作和施工中展开，对钢煤斗加工方法及其施工工艺进行研究探讨。
2 工程概述
本工程位于巴基斯坦南部城市卡拉奇东南方的卡西姆港工业区，印度河入海口西侧，阿拉伯海北岸，距离卡拉奇市中心直线距离约37 公里。卡西姆项目被电建集团列为一号项工程，为集团打造成样板橱窗项目。项目建设规模为2x660MW超临界燃煤发电机组，建成后将是巴基斯坦最大规模的火力发电厂。主厂房煤仓间顶标高48.96m，钢煤斗外圆直径达9m。其中1#机组6个钢煤斗，2#机组6个钢煤斗，共计12个钢煤斗。
本工程自2015年开工至今历时两年，制作任务比较重。因此必须在保证产品质量的前提下，采取新的加工技术，提高效率，保证工期进度。
3 钢煤斗各段之间的介绍
为了更直观展现，下面用Tekla Structures 17.0简单制作1个钢煤斗的分段情况进行介绍：
一个完整的钢煤斗分为四段，即段1：裙座部分；段2：锥体部分；段3：直筒部分；段4：顶盖部分。其中，段4部分为下接直筒部分，上面为落煤口。
4 钢煤斗制作过程中的特点和难点
4.1 裙座环板（t=40mm）对接焊接，变形较严重。
4.2 钢煤斗焊缝焊接量比较大，加工厂制作每个钢煤斗需焊接焊缝500m以上，需采用新的焊接方法。
4.3 煤仓间构件较大卷圆尺寸和精度不易保证，且存在变形。
5钢煤斗加工制作方法方案优化
5.1 对于裙座钢板对接变形问题。
首先，从源头上找原因，这与焊接电流和焊接电压太大有根本关系，将焊接工艺参数调整到焊接规范要求的下限值，采用φ2.5mm焊条进行打底焊接，多道焊，保证层间温度在200℃~230℃范围之内。经过前后对比，变形问题大大减少，如表1。
第三，对于有较小变形的构件采用火焰矫正，直至到达规范要求。
5.2 由于钢煤斗焊缝焊接量比较大，采用新的焊接方法。
由于整个钢煤斗环板和加筋板较多，焊接量比较大。由于无法采用埋弧焊，只能使用焊条电弧焊和气体保护焊。如果采用平焊法焊接，没有如此大的焊接翻转台，故采用手工立焊。立焊有两种焊接方向，即：向上立焊和向下立焊，通过试验对比得出：在确保焊缝质量的前提下，向下立焊需要焊接两遍，第一遍打底，第二遍填充盖面，焊缝断面熔池形貌图。在确保焊缝质量的前提下，向上立焊一遍可满足焊缝规范要求，但是焊接时间较慢。
向下立焊（倒流水）焊接方法比向上立焊焊接方法节省时间约1/3，并且焊接电流较后者小，对设备要求较低，增加了设备的使用寿命，提高了金属材料的熔敷效率，提高了生产效率，降低了加工制作成本，我们采用了向下立焊的方法。
5.3 钢煤斗构件较大卷圆尺寸和精度难以保证，且存在变形问题。
通过使用无余量卷圆的方法将钢煤斗每片构件中厚板进行卷制，通过使用三棍卷圆机可以将较厚的钢板按照图纸要求，进行卷圆。由于厚板采用三棍卷圆机卷圆时，尺寸精度得不到有效的控制，因此在卷制过程中要反复滚压，并且随时测量卷圆弧度。当卷圆到端部时，两端焊接起来，仅需要等强连接即可，然后在三辊卷圆机上反复滚压，若有特殊位置不适合需采用火焰矫正，直至达到合适的弧度。卷圆完毕，采用火焰割枪将焊接部分割开。
对于小的薄板卷圆，可采用两片本体钢板焊接在一起进行卷制，不仅省去模板还不用外加卷圆余量。通过使用模板能够最大限度的节约原材料，降低成本，达到降本增效的目的。
6 钢煤斗制作工艺流程和制作要点
6.1钢煤斗制作工艺流程
钢煤斗：蓝图准备→深化设计建模→排版下料→钢板卷圆→火焰矫正→超大板件预处理→制作工装托架→钢煤斗组立→焊接→UT检测→矫正→组立环板和加筋板→焊接→外观尺寸检验→预拼装→抛丸喷漆→成品。
6.2钢煤斗制作要点
6.2.1设计建模
本工程采用Tekla Structures软件进行三维建模设计。除主结构中间位置各个部分或者曲面的连接构件是建模的重点和难点外，钢煤斗部分也是设计的难点，尤其是锥体部分。
6.2.2大件材料排版下料
套排料管理人员根据设计人员传来的TEKLA模型材料信息，结合AutoCAD等专业软件进行排版，进一步优化排料得到最佳下料方案，使材料利用率最大化。
6.2.3 钢构件的加工制作
6.2.3.1钢煤斗零部件的下料要求：
1）以钢板中性层计算周长，下料时加2mm的横缝焊接收缩余量。长度方向按每道环缝加2mm的焊接收缩余量，每块环板在长度方向的卷弯余量不低于200mm，已经定轧的钢板为保证端部扇形卷圆，卷圆完成后割掉余量。
2）采用半自动切割机切割，严禁手工切割。
3）钢板坡口焊缝的坡口加工采用火焰切割的方法，并使用磨光机进行打磨光滑，彻底清理表面的氧化物。
4）在轧制型钢拼接图中，角钢的拼接方式和槽钢的拼接方式均为
45°斜接，此处的45°斜接是指角钢的两肢，槽钢的两肢和背部均为45°斜接。一根杆件最多只允许有一道拼接焊缝。
6.2.3.2 钢煤斗的卷圆要求：
1）卷板接口处的错边量必须小于板厚的10%，且不大于2mm。在卷制的过程中要严格控制错边量，以防止最后成型时出现错边量超过标准偏差的现象。
2）卷圆完成后，需放地样对卷管尺寸进行校核，以满足钢煤斗上下段拼接精度。
3）构件外观尺寸和卷圆精度控制执行《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205-2001。
4）模板的弧度是保证厚板卷圆精度最关键的因素，使用前必须测量和校正。
5）两辊卷圆机和三辊卷圆机卷圆间隙精度要保证，这样才能保证同批构件卷圆的准确性。
6）厚板卷圆多次滚压仍不合格的地方，采用火焰矫正，随时测量尺寸保证精度。
7）卷圆完毕后，使用磨光机修磨平整。
6.2.3.3 钢煤斗组立和焊缝要求：
1）钢煤斗各片构件在组立时，均需制作胎架，各片钢构件卷圆完成后，需放地样然后才能进行组立焊接。
2）钢板对接焊缝为坡口全熔透一级焊缝。
3）加筋板焊缝为角焊缝，焊脚高度为0.8倍的薄板厚度，连接板和加劲板的厚度t≥16mm时,要求焊接位置在拼装前打坡口，以保证焊缝质量。
6.2.3.4 加工步骤：
第一步：先放地样，制作胎具和工装。
第二步：将各段钢板打坡口，在工装上组立环形卷圆钢板。
第三步：确定各段对接位置，焊接节点，将环板和加筋板依次组立到钢煤斗各段上。
第四步：焊接对接焊缝和角接焊缝。
第五步：将焊缝打磨处理，报验。
第六步：预拼装：将锥体、裙座、直筒两两构件之间预拼装，并做好标记。
第七步：不锈钢内衬：将锥体和直筒部分进行不锈钢内衬。
第八步：钢煤斗各段进行抛丸喷砂处理。
7 结语
通过巴基斯坦卡西姆项目煤仓间钢料斗制作实践，总结了一整套的钢结构环形煤斗加工制作工艺，有利于公司继续拓展该领域的业务。掌握了选取并熟悉无余量卷圆和向下立焊的焊接方法，并应用在本项目上，节约了成本，提高了工作效率，保证了工期。同时也为同类工程的施工获得了加工制作实践经验。
参考文献
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论文作者:王金鹏,李传明,魏东利
论文发表刊物:《电力设备》2017年第17期
论文发表时间:2017/10/23
标签：余量论文; 构件论文; 钢板论文; 方法论文; 精度论文; 加工制作论文; 巴基斯坦论文; 《电力设备》2017年第17期论文;