大型洞内压力钢管自动化工艺研究论文

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1、大型洞内压力钢管自动化工艺研究论文摘要：在水电站安装工程中，压力钢管的设计制造安装始终是工程控制的关键环节之一，本文着重于钢管洞内施工的现代机械自动化工艺研究，为水电站的规划设计和施工组织设计的优化提供技术支持。关键词：水电站压力钢管自动化工艺一.前言继十三陵、二滩等国内已建工程和三峡、龙滩在建的重大水电工程之后，大型电站输水压力钢管和钢衬（以下简称钢管）的结构等变化十分明显，第一：尺寸巨大，长江三峡大坝的管钢直径为12.4m，乌江彭水水电站管钢最大直径为14m.freel，一次行程可焊板厚最大为40mm。一些高效优质的焊接方法如电子束焊、激光焊、等离子焊、焊接机器

2、人工作站、焊接柔性生产系统、窄间隙焊接技术、双丝高效气体保护焊技术等在国内已经得到运用，但我国焊接自动化率为熔敷金属量的约30%-50%，应用的广度和水平与工业发达国家相比尚有一定的差距。目前,.freelm。变位机的最大的承载重量达400T，转矩可达450KNm。框架式焊接翻转机和头尾架翻转机的最大承载重量达160T。焊接回转平台的最大承载重量达500T。立柱横梁操作机和门架式的操作机的最大行程达12m。龙门架操作机的最大规格为8m×8m。我国已能生产6m×6m以上大型立柱—横梁埋弧焊或窄间隙埋弧焊操作机，500T重型滚轮架及重型、轻型自动防窜滚轮架，防窜精度为±

3、1.5mm，100T大型变位机和大、中型翻转机等。批量生产H型钢和箱形梁焊接生产线以及各种类型的按用户需要定制的专用成套焊接设备，并大量采用交流电机变频调整技术，PLC控制技术和伺服驱动及数控系统，焊接装备的自动化程度有了很大的提高，某些操作机还配备了焊缝自动跟踪系统和工业电视监控系统。近年来，在厚壁管道生产中，窄间隙MAG焊、窄间隙热丝TIG焊等工艺的应用范围日趋扩大，因此为窄间隙设备发展提供了有利的条件。从600Mm，最大厚度250mm）压制工艺自动化和焊接工艺高效率化。新型燃气加热器和电加热设备得到广泛的应用，例如，红外燃气加热器，引射式液化气加热器等比传统的

4、燃气加热器提高热效率30%以上，而且更加安全和方便。自动控制技术在制造业中的广泛应用正在彻底改变传统制造业的面貌，其中焊接生产过程的全自动化已成为一种迫切的需求，它不仅可大大提高焊接生产率，更重要的是可确保焊接质量，改善操作环境。随着整个制造业水平的提高，企业的经营理念发生了很大的变化，高产量已让位于高质量、劳动密集型已逐步被知识密集型所取代。大量采用自动化焊接专机，生产线和柔性制造系统已成为一种不可阻挡的趋势，这同样也是水电金属结构专业发展的大方向。三.大型钢管结构及现有工艺分析大型洞内钢管的结构型式由设计根据发电枢纽结构要求及岩土力学条件，结合施工要求确定，一般

5、为单管单机布置，基本的结构有四种：一、水平管，包括水平或接近水平的直管、锥管（渐变段），二、弯管，分上弯管和下弯管。三、斜井直管。四、竖井直管。实际钢管结构多为水平管与其它结构的组合，形成“∟”型、单梯度或多梯度型式布置，也有完全以水平管布置的。不难理解，对于施工而言采用水平管是最有利的，电站输水隧洞工程的优化方案多采用此种结构，而多梯度型式的施工较为困难。隧洞结构要求每个钢管的内径是渐变的，但主要部分的公称尺寸相同且变化幅度不大，说明每个工程的钢管结构的单一性，其直径相对最大有约30％的变化，事实上每个大型钢管工程都是由数百以至上千个结构尺寸相近的瓦片组成。在现有

6、工艺方面，以龙滩为例，典型的大型洞内钢管的整个制造安装工艺流程是：①材料采购；②钢材运输；③钢管下料；④坡口加工；⑤卷板：1/3（或1/４圆弧）；⑥钢管组圆；⑦纵缝焊接；⑧矫形；⑨加劲环安装焊接；⑩内支撑安装；11焊接检验；12厂内防腐；13出厂验收；14凹心台车公路立运（钢管轴线与汽车轴线平行，高度大于宽度，故名）运输；15交通支洞运输（台车平运）；16主洞运输（台车立运）；17安装就位；18安装环缝焊接；19安装检验；20钢管砼回填后安装防腐。其中，①~②由业主方直接负责，③~12由制造承包方在现场钢管厂完成，14~20由安装承包商实施。部分工程（例如三峡、天生

7、桥等）在现场钢管厂内进行管节大组和环缝焊接。根据钢管的施工时间顺序和工作状况可以整个制造安装过程分为五个方面：（1）材料采购供应，（2）运输，（3）制造，（4）安装，（5）防腐，以下分别进行针对性的工艺分析。（1）材料采购供应通常在正式的施工设计图具备后，即具备采购条件。钢板的长度和宽度尺寸应当由制造安装工艺确定。可以计算，钢管焊缝总长度为管壁的纵缝环缝与加劲环环缝之和，即Ｆ＝mL+πDL／B+2πDn(1)m为钢管制造分瓦片数量，L为钢管长度，D为钢管直径，B为钢管板宽，n为钢管加劲环数量大型钢管的瓦片数量为2个到5个，钢板的长度尺寸为1/3或1/4周长，这对