断裂控制钢结构制造工艺,此文是一篇制造工艺论文范文,为你的毕业论文写作提供有价值的参考。
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本文根据新西兰铁路007项目273桥制造经验,介绍美标断裂控制（FCM）的制造要求下,如何通过合理的工艺措施实现钢结构产品的质量目标.本文可供美标断裂控制的铜结构项目参考.
工程概况
新西兰铁路007项目273桥为以直代曲的单线简支板梁桥,全桥共4跨,中心跨度24m.桥梁采用栓焊结合连接方式,主要部件包含主梁、横梁、道砟面板、边板、抗震托架、其他附属件.该项目为美标断裂控制（FCM）桥梁项目,主要杆件为FCM,约占全桥85%,焊接质量要求极高.
断裂控制杆件的特殊要求
FCM是指断裂控制的关键部件,如果不能控制好这部分部件的质量就会导致整个桥梁的坍塌,《AWS D1.5美国桥梁焊接规范》中第12章有详细规定.
在原材料方面,具有断裂控制件（FCM）要求的板材必须符合规范中相应的规定,详细制定钢板订货技术条件,要求质保书格式等.焊材除了常规要求外,其合格证应该列出扩散氢的数值或者药皮的水分含量.
在制造厂的施工详图中,每个断裂控制件（FCM）处对应的焊缝必须标注出FC标记及WPS编号用以区分焊缝类型.材料表中也应将对应的板件材质注明成FCM.
在焊接管理方面,断裂控制杆件焊接时对焊条、焊剂的使用及回收要求极为严格（在制造过程中为有效保证273桥工期,其杆件焊接时每次均使用新焊剂）.断裂控制项目需编制专项焊接工艺及返修焊工艺规程.除非工程师另有要求,用作装配的定位焊必须在焊缝接头内部,严禁在母材非焊接部位引弧,不得在断裂控制件（FCM）上焊接临时构造.
在零件加工方面,具有断裂控制要求的钢材严禁冷弯,严禁冷矫正,严禁过热矫正.冷弯、冷矫易产生微裂纹及表面硬化而过热会导致钢板的强度、韧性、延展性的丢失,具有断裂控制要求的钢材的热矫正温度≤650℃.
综上所述,在断裂控制要求的钢结构制造中必须采用相应的原材及焊接工艺,并在制造过程中尽量减少原材的物理化学性能改变.
方案规划
根据断裂控制杆件的特殊要求,工艺方案制定的核心理念即在制造过程中避免采用使材料发生应力集中及物理化学性能改变的制造措施.
273桥为栓焊结合板梁桥,u形横梁与主梁之间、道砟板单元之间、边板之间通过高强螺栓连接,u形横梁及角连接件与道砟板之间焊接.
主梁采用上盖板及腹板后出孔及对称组焊工艺,减少半成品尺寸精度偏差及焊接变形,以便控制热矫正工作量.u型横梁上盖板采用热物理顶压工艺,腹板数控等离子切割,左右端板数控钻孔,组焊成U形横梁.角连接件焊接成型后卡样钻孔、铣长圆孔.
工艺方案分析
针对断裂控制的特殊要求,对273桥的主梁、横梁、道砟面板单元等FCM杆件逐一分析,给出每种杆件形式下较为合理具体的制造方案,实现质量目标.
主梁.主梁的制造精度对保证全桥几何尺寸、线形、连接关系起至关重要的作用.主梁由上下盖板、腹板、加劲肋组成,腹板有20排螺栓孔群.
主梁影响焊接变形控制的主要因素如下：
a.火焰切割变形.钢板不对称受热易产生旁弯等变形.
b.主梁为断裂控制杆件,焊前预热温度高,但工件较大,电加热器使用受限,焊前采用火焰预热.
c.主角焊缝采用埋弧自动焊接,其熔深较大且焊缝较长（24m左右）,焊缝纵向收缩较大.
d.焊接顺序.
针对以上不利因素,采取措施如下：
a.主梁蓋板、腹板采用双嘴对称切割下料,避免钢板单侧受热不均,减小切割变形；
b.火焰预热时避免近距离慢速度移动的集中加热方法,必须提高火头大幅度移动加热器,使工件缓慢升温,加热均匀.及时使用测温笔,测温点距离焊缝中心75ram.
c.主梁盖板下料后按0.35～0.4/m预留焊缝收缩量后一端再预留配切量.
d.主梁先施焊下盖板侧主角焊缝,再焊接上盖板侧主角焊缝.同一焊缝采用2台埋弧焊机从梁长方向的中间向两端对称施焊.加劲肋与腹板角焊缝应从下盖板侧向上盖板侧施焊,且从梁的中间向两端对称施焊.
在组装区布置主梁组装胎型.胎型设跨中线,腹板对中线先行就位；胎型设支撑架,承托腹板并保持水平；两端设液压千斤顶,推动盖板纵向移动；两侧设双向液压千斤顶,保证盖腹板顶紧,控制外形尺寸及拱度.
U型横梁.273桥的U型横梁上盖板与腹板及上端板、腹板与上端板、下盖板与左右端板间焊缝均为熔透焊缝,U形左右两肢窄而长,焊接方式复杂,制造难度高.
横梁影响焊接变形控制的主要因素如下：
a.U形左右两肢窄而长,腹板薄（12ram）,上边缘焰切单面坡口,钢板单侧受热不均,钢板冷却后顶端张口尺寸收缩；
b.上盖板压型后与腹板的匹配精度.
c.上盖板与腹板间熔透焊缝,下盖板与腹板间角焊缝,焊缝收缩不一致.
d.横梁上连接孔群对半成品制造精度的限制.
e.横梁左右端板伸出端因其与下盖板间熔透焊缝易产生变形导致与主梁腹板无法密贴.
针对以上不利因素,采取措施如下：
a.U形腹板采用空气等离子切割,切割时预留两肢上口收缩量,伸出肢外侧两端预留配切量.试切后焰切上边缘坡口,待冷却后测试上张口尺寸.
b.针对上盖板压型设计专用的物理顶压胎型,使用与工件完全相同的实验件测试胎形是否合理.压型后检查两肢间相对偏差.因断裂控制件严禁冷弯,上盖板压型时需采用火焰加热压型区.压型后与腹板匹配,定位时配合火焰修整.
c.控制焊接顺序.先焊接横梁腹板与下盖板间主角焊缝增加腹板刚度,再焊接腹板与上盖板间熔透焊缝.
d.u型横梁主焊缝焊接完成后采用火焰矫正（温度≤650℃）至尺寸合格.探伤完成后在专用地样胎上划线焰切腹板伸出肢预留量.控制其他部件组焊精度及顺序.
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