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第二章钢锚箱制作苏通大桥C3标由中交二航局总承包,其中索塔钢锚箱经过招投标后,分包给中铁山桥集团进行制造加工。中铁山桥集团成立了钢锚箱项目分部,先后组织完成了钢锚箱技术准备、设备技术改造、工装准备、钢锚箱试验段的制造、钢锚箱正式节段的生产等工作。钢锚箱正式节段生产从2005年12月1日开始,已于2006年8月14日完成了全部钢锚箱节段的厂内制造工作,及南、北两塔钢锚箱厂内预拼装工作。现对钢锚箱的制造及整体拼装技术总结如下:一工程概况苏通长江大桥为双塔斜拉桥,钢锚箱作为斜拉索锚固结构,设置在上塔柱中,第4~34对斜拉索锚固在钢锚箱上,钢锚箱南北塔各30节段,锚箱长度为7.12m~8.52m,宽度2.4m,高度2.3~3.55m,钢锚箱节段之间采用高强度螺栓连接。组成钢锚箱的主要构件有:侧面拉板、端部承压板、腹板、锚板、锚垫板、横隔板、连接板、肋板、斜套筒等构件组成(见图2.1)。图2.1.苏通大桥索塔钢锚箱节段构造图端部承压板肋板侧面拉板隔板锚垫板连接板锚板腹板斜套筒竖肋1二施工准备1施工图转化施工图转化以设计院原版设计图、新日铁的“梁段安装临时结构和局部加固设计”、西南交大的“主桥施工控制结构几何控制要素主要结果”以及由此引起钢锚箱结构设计变更为依据,利用CAD三维立体放样与电子表格对各种参数的计算结果进行比对,从而保证了各部尺寸准确无误。2工艺文件编制为了指导和控制钢锚箱制造的全过程,控制施工质量,并使钢锚箱制造和验收有可靠的依据,按照招标文件的要求编制了《苏通大桥索塔钢锚箱制造验收规则》、《苏通大桥索塔钢锚箱制造工艺方案》,并以此进行分解细化,编制各种工艺文件共22个,工艺文件清单见表3.1。苏通大桥索塔钢锚箱制造工艺文件清单表3.1序号文件编号工艺文件名称序号文件编号工艺文件名称1钢锚箱施工组织设计12GY/STGMx-09钢锚箱焊接工艺规程2焊接工艺评定任务书13GY/STGMx-10钢锚箱涂装工艺规程3BZ/STGMx-GZ钢锚箱制造验收规则14GY/STGMx-11焊缝无损检验规程4GY/STGMx-01材料管理办法15GY/STGMx-12焊缝无损检验记录5GY/STGMx-02材料检验规程16GY/STGMx-13焊缝编号规定6GY/STGMx-03钢锚箱制造检验规程17GY/STGMx-14焊缝锤击工艺规程7GY/STGMx-04钢材预处理工艺规程18GY/STGMx-15钢锚箱焊缝探伤清册8GY/STGMx-05焊工培训考试方案19GY/STGMx-16钢锚箱预拼装规程9GY/STGMx-06钢锚箱半成品工艺细则20GY/STGMx-17钢锚箱吊装工艺规程10GY/STGMx-07钢锚箱成品工艺规程21GY/STGMx-18钢锚箱单节段检测方案11GY/STGMx-08钢锚箱机加工工艺规程22GY/STGMx-19钢锚箱质量计划2钢锚箱试验段3焊接工艺评定试验及审查焊接工艺评定试验共进行了18组,其中对接3组、熔透角接3组、坡口角接5组、T型角接5组、剪力钉焊接2组。试板按照评定标准进行检验,力学性能、金相断面、化学成分等检验项目全部合格。试验结束后,编制了焊接工艺评定报告,并顺利通过了监理和专家的审查。4工装设计为了保证钢锚箱制造质量的稳定性,提高生产效率,设计制造了一系列工艺装备,其中主要有:钢锚箱整体组装胎、钢锚箱整体焊接平台、钢锚箱整体修整平台、大型专用钢锚箱整体划线平台、钢锚箱整体预拼装平台、钢锚箱整体钻孔覆盖式样板、锚孔定心装置、套筒法兰定心装置、各种装卡工具等。5钢锚箱试验段制造由于钢锚箱结构新颖又是首次制作,难度较大,根据招标文件的要求,为了全面验证钢锚箱的各种力学性能是否满足设计要求,检验整个制造工艺是否合理,生产措施是否恰当,在正式箱段批量生产之前,进行了钢锚箱试验段的生产。通过钢锚箱试验段的制造初步验证了制造工艺方案的可行性,为钢锚箱正式节段的制造生产、积累了宝贵的经验。在试验段的生产过程中,我们对钢衬垫接头形式的焊接收缩量进行了跟踪测量,统计结果表明:对于坡口角度40°,焊接间隙6mm,板厚30~48mm的背面钢衬垫熔透焊缝每条焊缝的横向收缩量为3mm,纵向收图3.2.钢锚箱试验段制造3缩量约为2mm/m。其它条件不变。当板厚为25mm时其横向收缩量为2mm。并把这一结果应用在正式钢锚箱节段的生产中。钢锚箱试验段制造见图3.2。三、钢锚箱制造方案1主要零部件加工:1.1侧面拉板(N1)(见图3.3)侧面拉板是锚箱的关键部件,采用了EXA-6000数控火焰精密切割(见图3.4)后焊接钢衬垫,再精确划线加工边缘的工艺方法,侧面拉板划线的准确度和加工精度对锚箱整体组装精度有着直接的影响,由于用于整体组焊的定位线与边缘加工线同时划下料矫正坡口加工钢衬垫组焊划线钢衬垫中轴线钢衬垫钢衬垫大样钢衬垫工艺流程边缘加工图3.3.侧面拉板加工图4出,减小了二次划线误差,对提高组装精度和缩短制造周期具有十分重要的意义。通过精确划线手段,把锚垫板的角度α和锚固点中心坐标锁定在公差范围内。为了进一步加强质量控制,对侧面拉板半成品工序制定了严格的检验工艺,要求逐块检验记录,并作为一项监理停止点检查报验。加工后的侧面拉板见图3.5。程序切割侧面拉板图3.4.侧面拉板数控精密切割图3.5.划线加工后的侧面拉板51.2端部承压板(N2)(见图3.6)和侧面拉板一样端部承压板也是锚箱中重要的零部件之一,该部件主要控制的是两个椭圆孔的相对位置尺寸,由于EXA-6000不能实现带有倾角的两个椭圆孔同时切割,为此我们采用了精确划线后分别编程切割的方法,切割时将钢板水平的放置在切割台架上,仔细调整椭圆孔长轴中心线与小车轨道平行,椭圆孔短轴中心线与大车轨道平行其误差值不得大于1mm,将割具风嘴倾斜α角完成椭圆孔的切割。并要求用样冲标记保留基准中心线和椭圆孔长、短轴线,椭圆孔长、短轴线的存在为组装斜套筒单元提供了基准,组装斜套筒单元时以该线为基准,使斜套筒的椭圆长、短轴线与端部承压板的椭圆孔长、短轴线重合,消除了由于椭圆孔切割误差对斜套筒单元组装精度的影响。加工完成的端部承压板见图3.7。端部承压板加工完成后,按要求用螺柱焊机焊接剪力钉,剪力钉的焊接见图3.8。下料矫正边缘加工程切椭圆孔焊接剪力钉工艺流程划线图3.6.端部承压板加工图6程切后的端部承压板专用螺柱焊机焊接剪力钉图3.7.加工后的端部承压板图3.8.剪力钉焊接71.3腹板(N3、N4)(见图3.9)下料矫正制孔钢衬垫组装边缘加工工艺流程钢衬垫留加工量钢衬垫留加工量钢衬垫钢衬垫图3.9.腹板加工图8腹板主要控制参数是上边缘角度γ的精度,考虑到EXA-6000的切割精度能够满足±0.1°的公差要求,加之曲线机加工难度大,加工一致性较差。为此我们采用上边缘焰切坡口的工艺方案,由于坡口钝边仅4mm,与锚板的焊缝基本上熔透,满足了磨光顶紧的要求。钢衬垫的边缘单件不加工,待锚头单元组焊后整体机加工,确保了单元件的精度。考虑到组装时对位准确,我们在划边缘加工线的同时增加了划腹板中心线的工序,作为组装锚腹板单元的基准线。加工完成的腹板见图3.10图3.10.加工完成的腹板91.4锚板(N8)(见图3.11)锚板主要控制参数是板件的平面度和压弯成型角度,平面度是为了能够与锚垫板密贴和避免压弯后扭曲,成型角度用整体内卡样板检测,内卡样板长度以不小于锚板长度为宜,不得采用1/2样板分别检测,这样误差会很大。5)斜拉索套筒(见图3.12)下料矫正边缘加工压弯成型钢衬垫组装工艺流程钢衬垫留加工量折弯线图3.11.锚板(N8)加工图中心线钢衬垫留加工量图3.12.斜拉索套筒加工图10斜拉索套筒重点控制的项点是倾斜角度,对于5#~12#钢锚箱由于套筒倾角小于45°,采用焰切后机加工斜端面的工艺方法,13#~34#钢锚箱的斜套筒采用HK700数控带锯切割机切割。斜套筒的长、短轴线是组装的基准线,在平台上精确划出。2锚头单元件组焊锚头组装程序见图3.13。锚头单元重点控制锚垫板的平面度和两块锚垫板的夹角γ。锚头单元整体组焊后机加工,确保了锚垫板的平面度和成型角度,同时锚索孔机加工保证了孔径和中心尺寸,腹板边缘整体机加工确保了两块腹板的宽度尺寸和现对位置以及腹板与锚板平N8N7N7N6N6N3N4N5N6圆心标记图3.13.锚头组装程序图11面的垂直度。由于上述加工其尺寸精度是靠日产130AFB-4卧式镗床本身的精度控制的,其加工尺寸精度是可靠的。锚头加工过程及半成品见图3.14。锚头组装锚头划线锚头机加工机加工后的锚头单元图3.14.锚头组装过程及半成品图123钢锚箱整体组焊组焊程序见图3.15。JxxAxx图3.15.钢锚箱整体组焊程序图13整体组装是钢锚箱制作的关键工序,重点控制的项点是:锚头单元的锚垫板与侧面拉板轴线夹角即腹板角度α、锚垫板锚孔坐标即锚固点坐标值和箱体斜方尺寸。为此采取了以下工艺措施:1)保证侧面拉板边缘与胎型定位挡角密贴,其间隙控制在不大于1mm。2)组装时用平尺检测锚垫板边缘与侧面拉板上的腹板角度标记线使其重合,其误差控制在不大于0.5mm。3)辅以专用定心工具和钢卷尺检测锚孔坐标即锚固点坐标值和斜方尺寸,组装公差控制在±2mm。4)由于定位焊后的锚箱整体刚度较小,需要对其加固,即将腹板与侧面拉板的8条焊缝用CO2保护焊对称施焊3~4道打底焊后翻身出胎,在焊接平台上完成焊缝的焊接。合理的组装和焊接顺序能够最大程度的减小焊接变形和焊接残余应力的产生,为此制定了详细的焊接工艺规程,由于锚箱焊缝均采用坡口较大的熔透焊接,焊接变形和焊后残余应力是不可忽视的,因此在焊接过程中采用变形较小的CO2保护焊对称施焊外,还要边焊接边修整,即每焊接3~4道焊缝以后进行一次火焰修整以减小焊接变形和焊后残余应力的产生。钢锚箱整体组装过程见图3.1614组装锚头组装锚头15锚头焊接锚箱一次组装16组装端部承压板组装斜套筒单元图3.16.钢锚箱整体组装过程图174钢锚箱修整4.1.锚垫板组件修整(见图3.17)将锚垫板朝下摆放在平台上,修整锚板N8下边缘与平台之间的距离h,公差控制在±2mm范围内。矫正锚垫板N7外边缘使其与平台密贴,保证三角与平台接触,一角与平台的间隙应不大于2mm。4.2.锚头腹板修整(见图3.18)将锚头锚垫板朝下摆放在平台上,矫正锚头单元平面扭曲使其不大于2mm。矫正腹板的垂直度,用直角尺检测腹板的间距a其差值不大于3mm,平面度控制在1mm/m。N8N74.3.锚头单元整体修整(见图3.19)将锚头单元三点支撑在平台上,调整支撑高度使锚垫板中心线、内隔板中心线处于同一平面内,检测并调整中心线至平台的距离h使其差值≤3mm,用直角尺检测锚垫板平面与平台的垂直度误差应≤2mm。不能满足公差要求时采用火焰校正。图3.17.锚垫板修整示意图图3.18.锚头腹板修整示意图图3.19.锚头单元修整示意图184.4.钢锚箱侧拉板与锚头单元的修整(见图3.20)为了保证侧拉板的平面度,防止出现焊后不可修复的永久变形,在焊接过程中需要边焊接边进行反变形修整。即每填充3~4道焊缝后进行一次反变形矫正,反变形频次和程度应视焊接变形程度而定,以满足侧拉板平面度不大于5mm为宜,注意反变形矫正一定要对称实施。端部承压板组装前需要对锚箱整体进行一次系统的修整,保证箱体的外形尺寸、对角线斜方、箱体扭曲满足规范要求。首先将锚箱置于修整平台上,矫正锚箱扭曲,将锚箱中心线分别返至平台上和锚箱上平面,矫正锚箱上、下平面半中心距为B/2(B为锚箱宽度)。公差要求:锚箱扭曲1mm,半中心距B/2±1mm,锚箱对角线差3mm,侧拉板平面度5mm。图3.20.侧拉板与锚头组装单元修整示意图194.5.钢锚箱整体修整(见图3.21)和侧拉板一样端部承压板在焊接过程中为了防止出现焊后不可修复的永久变形,保证平面度,在焊接过程中也需要边焊接边进行反变形修整。即每填充3~4道焊缝后进行一次反变形矫正,反变形频次和程度应视焊接变形程度而定,以满足端部承压板平面度不大于5mm为宜,注意反变形矫正同样应对称实施。将锚箱
本文标题:钢锚箱制造技术总结
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