舟山联网370m跨海高塔焊接施工难点研究.ppt

舟山联网370m跨海高塔焊接施工难点研究,浙江盛达铁塔有限公司 2011.8.26,特大钢管结构,焊接后球节点,高塔现场效果图,舟山-大陆联网跨海工程的2基370m 世界第一输电高塔，2010年7月1日 已投入运行。该工程创下多个第一， 其主要特点为节点结构复杂、结构 形式新颖、加工难度极大 。,一.工程概况,该钢管高塔，最大钢管直径达2米，管壁壁厚为25mm，管内部结构复杂； 变坡处节点首次采用钢球节点，钢球最大规格2000x24，为国内外钢结构行业首次设计并制作； 大直径钢管与双排螺栓孔法兰焊接的反变形控制； 特大构件镀锌工艺孔的开设等。,钢管相贯焊接形式,空心球节点,本工程有以下技术难点：,二. 焊接施工技术难点,该钢管高塔主管直径最大达2米，最大壁厚25mm，仅单根钢管最重的就有近9吨，且内部结构复杂。钢管各项外形尺寸要求较高。,2.1 大钢管制作技术,大钢管压制,管内纵向肋板安装,由于传统手工测量有错误率较大，效率低下等缺点，经过理论分析和试验，我们研制了实用性下料模具。准确率和效率大大提高。,下料模具示意图,钢板一次下料方案,管内环向肋板的安装,为提高生产效率，保证钢管圆度，对管内筋板采取分步安装的方式进行点焊，钢管在合缝时放入环向加强圈笼。,管内加强圈笼安装方式,纵向加劲板焊接顺序,同时，为控制焊接变形，管内环向及纵向加强筋板的焊接须按照一定的顺序，由两名焊工采用对称同时焊接，且应先焊钢管中部，再向钢管两端焊接。,纵向加劲板焊接方向,通过一系列的质量控制手段，保证了特大钢管对口错边、直径、长度以及端面垂直度等各项尺寸均符合标准要求，且钢管纵向对接焊缝达到二级焊缝质量标准。,本工程采用内外双圈孔新型法兰连接方式，法兰与钢管连接为T型角接。,2.2双排螺栓孔法兰焊接的反变形控制技术,管端坡口形式的确定,法兰变形往往由于法兰内外侧的收缩力不等引起，经试验分析后，将管端坡口设计为右图所示，这样焊接时可利用填充量的大小来平衡法兰内外侧的收缩力，有效的抑制焊接变形。,管端坡口尺寸,法兰与钢管焊接,刚性固定模具制作,在焊接过程中，采用刚性固定模具对法兰进行刚性固定。待焊缝完全冷却后，再将模具拆卸。有效的抑制了焊接变形。,钢管压制前进行坡口切割,2.3 球节点制作技术 2基370米高塔头颈部有Q345B材质，直径为1.2m、1.6m、1.8m、2m的球节点各8只，壁厚均为24mm，内部焊有纵横交错的加强肋。单个大型球节点结构复杂，内外各种零件最多达400件，仅内部加劲肋就有200块，而且各连接法兰的定位精度要求高，焊接残余应力消除也是挑战，加工难度极大。,球内加劲肋布置示意图,空心球节点,钢球的加工包括球内筋板焊接、球体拼接、钢球赤道焊缝无损检测和硬度检测、钢球热处理、热处理后无损检测及硬度检测、磁记忆检测。,球内筋板焊接,钢球热处理,球体拼接,实物照片,请有资质的第三方进行磁记忆、硬度、射线检测。,实物照片,射线无损检测,硬度检测,磁记忆检测,三. 创新技术： 大直径钢构件细丝混合气体保护自动焊接工艺,本工程中，大直径钢管、钢球数量庞大，对于钢管与法兰的环向焊缝以及钢球赤道焊缝，以往一般都采用手工电焊、二氧化碳气体保护半自动焊，因构件大，导致焊工劳动强度大、质量不稳定、工作效率低。为此，公司研制开发了大直径钢构件细丝混合气体保护自动焊设备，以较低的生产成本，获得稳定的质量，提高加工工效。,自动焊接设备,技术优点:,质量稳定：焊缝成型美观，不会因人而异 ；,效率高：可连续作业，比人工半自动焊接效率 提高1倍以上 ；,操作简单：由于自动焊接100%的焊接参数都是 预先设定好的，焊接操作工只需按一下电源即可 实现自动焊接，采用一般的人员就能掌握技术要 领，大大降低劳动强度，操作轻松 。,由于工程钢管塔涉及较多以往未加工过的新型结构及关键技术，直缝钢管的加工、法兰与钢管的点装尺寸精度、焊接施焊条件及无损检测等因素的影响，都将对杆件的加工质量产生影响。因此，对本工程钢管塔各杆件加工过程中每道工序的检验和记录就显得尤为重要，为确保钢管塔的焊接质量，提高生产效率，增强员工的质量意识，特建立本工程杆件可追溯管理制度。,四. 质量管理亮点：杆件可追溯管理制度,生产过程记录:,原材料进厂复验进行记录，并出具原材料复检报告。报告中需显示 出材料的化学成分及各项力学性能参数；,焊管加工的各道工序进行记录，记录中包含各项工艺参数、操作人 员、生产时间等各项关键生产要素；,钢管及法兰的编号需确保在本工程中的唯一性。钢管编号为“塔型号 +顺序号”，法兰编号为“塔型号+法兰规格号+顺序号”；,在构件点装过程中，对各项关键生产要素进行记录，记录中需包含构 件规格、构件钢印号、法兰编号、钢管编号、点装操作人员及时间等。,焊接过程中需对焊接环境及设备进行记录，记录中需包含环境温度、 湿度、风速、设备型号等关键要素。,焊接过程中应严格根据焊接工艺卡的工艺参数进行焊接并对操作人员、 时间等关键要素进行记录。,焊接完毕后，需对焊缝的无损检测进行记录，并提供无损检测报告。,五. 效果检查,1、专家鉴定 2010年1月15日通过由中国电科院、浙江大学等单位组成的专家鉴定，专家一致认为“成果的综合技术达到国际先进水平，其中球节点制作工艺国内首创，达到国际领先水平”。,2、社会影响 由于特大钢球加工质量过硬，减少了返工返修时间，我公司加工的2基370m SZK1钢管高塔如期在舟山大猫山及宁波凉帽山工地顺利组立。2010年7月1日，370m高塔所在的舟山与大陆联网输电线路工程已通电运行投入使用。,该工程的建成已大大缓解了舟山地区电力的供需矛盾，取消限电后，用电负荷已上涨了一倍，预计还将往上涨。该工程还改善了舟山电网结构，提高舟山电网运行的安全稳定，为舟山经济发展作出重要贡献。,3、各方评价 在盛达公司代表对上述工程进行质量回访的过程中，特大钢球质量得到了包括业主、设计、监理及施工单位的一致肯定。他们认为盛达公司的产品质量已经达到了国内一流水平，焊接质量好，现场安装返修率低，法兰安装间隙小，很好的保证了施工的质量及进度，为工程申报国优工程提供了有力保证。,安全可靠-safety,4、获得奖项 “大直径钢构件细丝混合气体保护自动焊接方法” 于2010年8月9日获浙江省电力公司2008-2009年度青年创新创效一等奖“370m高塔特大钢球设计与制作研究项目”于2010年10月获中国钢结构协会科学技术奖。 “220kV舟山与大陆联网输电线路工程大跨越高塔”于2011年分别荣获浙江省建筑钢结构金刚奖及中国钢结构金奖。 “370m跨海高塔大直径钢管的研制”QC于2009年获得全国工程建设优秀质量管理小组。, “特大钢球节点制作新工艺” 于2011年获得浙江省电力公司优秀质量