1、 课题负责人： 谢廷明 课题参与人： 石文学、刘光华、黄 明 贾占国、李世贞 课题编写人： 程 进 二零一五年六月 目录 一、初拟方案 . 1 1.1、课题介绍 . 1 1.2、准备工作 . 1 1.2.1、人员配置 1 1.2.2、工机具、材料 2 1.2.3、场地安排 2 1.3、初级方案 . 2 1.3.1、制定加工方法 2 1.3.2、顶弯卡 弧制作 4 1.3.3、制定检查标准及记录表格 5 1.4、控制要素 . 5 1.4.1、顶弯支座距离 5 1.4.2、顶弯油缸压力 5 1.4.3、每次顶弯弯曲量 5 1.4.4、相邻顶弯点距离 6 二、实施阶段 10 2.1、实施阶段过程记录
2、 10 2.2、实施阶段数据及照片记录 11 2.2.1、部分数据记录表 . 11 2.2.2、实施过程照片 . 19 三、总结阶段 27 3.1、施 工影响因素分析 27 3.2、经济效益分析 29 四、改进阶段 30 4.1、每次顶弯弯曲量 30 4.2、相邻顶弯点距离 30 4.3、直段影响 30 4.4、焊接成型 30 五、最终方案 31 5.1、概述 31 5.2、施工要点分析 31 5.2.1、施工方法概述 . 31 5.2.2、顶弯支座距离 . 32 5.2.3、顶弯油缸压力 . 32 5.2.4、每次顶弯弯曲量 . 32 5.2.5、增加辅助段 . 33 5.2.6、相邻顶弯点
3、距离 . 33 5.2.7、表面外观质量 . 34 5.2.8、焊接成型 . 34 5.3、施工步骤 34 5.3.1、材料检验 . 34 5.3.2、材料排料 . 34 5.3.3、顶弯过程 . 34 5.3.4、弯管焊接 . 39 5.4、总结 39 任相福冷作工技能专家工作室 1 一 、 初拟方案 1.1、 课题 介绍 本 课题 以中冶建工集团有限公司承建的重庆国际马戏城项目为参照， 通过制作过程中不断摸索，不断总结经验，最终形成成熟的制作工艺。 重庆国际马戏城项目 包含有多种弯管规格： D245*8、 D325*10、 D500*16 以及 D800*20。本课题主要 以 D800*2
4、0 大直径弯管为例 ， 研究 大直径厚壁钢管冷弯成型技术。 本课题 的难点在于弯管直径过大，顶弯的过程中必须控制好每次最大顶弯深度及油缸压力，以保证管子弧 度均匀。弯管 最长的一根达到 29.364m， 而 来料规格为 12m，因此必须分段对接。 部分弯管弧度也较大， 冷弯时变形也很大。 图 1.1：重庆马戏城项目飘带弯管图 （详见附图 1.1） 1.2、 准备工作 1.2.1、人员配置 铆工： 4名 焊工： 2名 起重工： 2名 行车工： 2 名 打磨工： 2名 。 人员需求计划见附表一 。 任相福冷作工技能专家工作室 2 1.2.2、工 机 具、材料 圆管弯曲用到的主要工机具有：液压顶弯机
5、、气保焊机、液压千斤顶、半自动火焰切割机、手拉葫芦及各种量具。 工机具需求计划见附表二。 材料根据本次制作数量及精确排版后需求 D800*20*12000mm 共 24支，其中考虑到初次制作，制作工艺还不成熟，因此本项目多准备了 1支，共计 25支。其 它 辅材包括焊丝、垫片及措施用料等。 材料需求计划见附表三。 图 1.2：液压顶弯机 1.2.3、 场地安排 由于圆管 较长，液压顶弯机也需要较大场地，因此选场地时必须确保满足操作要求，长度不小于 30m，宽度不小于 12m。圆管由于需要对接，因此必须给对接平台预备好场地， 对接平台长度不小于 30m，宽度不小于 5m，同时要保证平台表面平整，
6、 必须用水准仪测量矫正， 以保证对接精度。 1.3、 初级方案 1.3.1、 制 定加工方法 大直径厚壁钢管弯曲方法采用液压顶弯机进行纯机械冷弯曲， 液压顶弯机任相福冷作工技能专家工作室 3 最大压力约 1000 吨，顶弯两支座距离最大为 4m，间距可以调节。 顶弯时要进行分段，每隔一段距离顶到一定弧度，顶完一段之后移动到下一段连续顶弯，直至圆管弧度达到图纸设计要求。 由于顶弯机 顶弯支座与顶弯油缸之间存在距离 ，圆管两端各有约 1-2m部分无法 达到要求弧度 ，为了达到图纸设计要求及节约材料， 此时必须适当加大圆管中间部分弧度。同时可适当调节支座距离，支座距离越小，圆管直线段越少，但同时顶弯
7、需要的压力越大 。部分圆管由于弯曲直径较小，其需顶 弯高度会超过油缸伸出高度，此时就必须在原卡弧上增加垫板，垫板与卡弧必须连接牢固，防止顶弯时晃动产生误差。 本 课题 来料尺寸为 12000mm，因此圆管尺寸超过 12000mm的要求分段顶弯，顶弯完成后再放地样焊接成型。 图 1.3：液压顶弯机示意图 D800*20mm 圆管 顶弯油缸 顶弯机底座 顶弯卡弧 任相福冷作工技能专家工作室 4 1.3.2、顶弯 卡弧制作 圆管与顶弯支座及顶弯油缸接触的地方要制作相应尺寸的卡弧，卡弧尽量和圆管外径贴合，保证顶弯时圆管 受力均匀，尽量减少变形。卡弧外侧边缘要倒圆，以免受力过大划伤圆管，其与圆管接触的内
8、表面要打磨平整。 卡弧尺寸应该根据所加工 的不同弯管确定，保证其弧度能贴合圆管表面，同时要稍微增大半径，方便工件装夹。卡弧要增加加劲板，强度要达到要求。 图 1.4：顶弯卡弧 任相福冷作工技能专家工作室 5 1.3.3、制定检查标准及记录表格 根据圆管顶弯工艺及图纸要求，制作了厚壁钢管变形记录表。圆管顶弯前在直线段上每隔 1m做上标记， 圆周上均分四段打好样冲点， 测量时取圆管最上端圆弧每隔 1m 弧长测量一次数值，同时记录下顶弯支座距离，油缸伸出的距离及顶弯的最大压力值。自检记录表见附表四。 图 1.5：测量方法 1.4、 控制要素 1.4.1、 顶弯支座距离 顶 弯支座距离最大可以调节到
9、4m，距离较大时顶弯所需压力变小，有利于圆管成型。顶同一根圆管时，支座距离要保持一致，以方便顶弯操作，同时保证圆管各段受力均匀。在实际操作中，会使用几种不同的支座间距，逐一比较顶弯效果，最终选择出最理想的顶弯支座距离。 1.4.2、顶弯油缸压力 顶弯油缸 额定压力为：高压 63Mpa，低压 10Mpa。顶弯最大压力不能超过油缸额定压力，以免损坏设备或发生危险。顶弯时对于同一根圆管，最好保证顶弯最大压力一致。 1.4.3、每次顶弯 弯曲量 圆管顶弯要分数次，每次弯曲一定距离，逐步成型。初顶时可 以在保证油缸压力不超标的情况下适当加大弯曲量，第二次及后续顶弯时要适当逐步减小，终顶时则要一边顶弯一边
10、测量，保证弧度达到要求。实际操作时，需要记录下任相福冷作工技能专家工作室 6 每次顶弯量及顶弯次数，数据必须记录准确完整，可为以后顶弯作参考。 1.4.4、相邻顶弯点距离 圆管顶弯过程中， 相邻顶弯点距离也非常重要 。顶弯点之间距离越小，顶弯后圆管的弧度越平滑，无论是加工或测量时都可以更加精确。但分段也不宜过多，分段越多，顶弯工作量也越大。实际操作过程中要分别实验各种不同相邻顶弯点距离对圆管质量及加工工效的影响，选择出最佳顶弯点距离。 附 表一 大直径厚壁钢管冷弯成型项目人员需求计划清单 序号 工种 数量 (人 ) 备注 1 铆工 4 2 焊工 2 具备焊工资格证 3 起重工 2 4 行车工
11、2 5 打磨工 2 任相福冷作工技能专家工作室 7 附表二 大直径厚壁钢管冷弯成型项目主要工机具需求计划清单 序号 名称 数量 备注 1 行车 1 台 20t 以上 2 气保焊机 2 台 3 半自动切割机 1 套 含切割机、轨道等 4 千斤顶 6 台 5t 5 手拉葫芦 4 副 5t 6 手工打磨机 1 台 7 手工割刀 2 副 8 液压千斤顶 1 台 最大压 力 1000 吨 任相福冷作工技能专家工作室 8 附表三 大直径厚壁钢管冷弯成型项目材料需求计划 序号 材料 类型 材料名称 规格 （ mm） 材质 数量 重量（ t） 备注 1 主材 矩管 D800*20*12000 Q235B 25
12、 件 115.415 2 主材 钢板 20*1500*9000 Q235B 5 件 10.598 用于拼装平台 3 主材 钢板 30*2000*9000 Q235B 1 件 4.239 用于卡弧制作 4 主材 扁钢 6*50*6000mm Q235B 10 支 0.141 焊接衬垫 5 辅材 气保焊丝 1.2 ER50-6 20 盒 0.4 20Kg/盒 6 辅材 切割及焊接用气 体 集中供给 7 辅材 砂轮片 110mm 20 片 8 辅材 卷尺 5m 6 把 9 辅材 钢尺 50m 2 把 10 辅材 钢角尺 500mm 2 把 11 辅材 棉布手套 20 双 12 13 14 15 任相
13、福冷作工技能专家工作室 9 附表四 任相福冷作工技能专家工作室 10 二 、 实施阶段 2.1、 实施阶段过程记录 根据初拟方案，圆管顶弯过程中有四个主要控制点 ，分别是： 顶弯支座距离、顶弯油缸压力、每次顶弯弯曲量及相邻顶弯点距离。 工段实施过程中主要围绕四个控制点及其他因素如实记录下施工各阶段，并记录好数据。 序号 实施记录 简要说明 1 材料排料 由于圆管来料尺寸为 12000mm,大部分圆管都需要对接，为了节省材料，必须最优化排料以节省材料。排料表见 圆管分段表 。 2 材料切割 圆管切割采用半自动火焰切割机，严禁使用手动割刀，切割后端部要打磨平整。 3 顶弯支座距离 初步确定 顶弯支
14、座距离为 4m。 4 顶弯油缸压力 顶弯油缸额定压力为 63MPa,顶弯时要注意 最大压力不能超过油缸额定压力，以免损坏设备或发生危险。每次顶弯时要记录下最大压力值。 5 每次顶弯弯曲量 圆管顶弯要分数次，每次弯曲一定距离，逐步成型。每次顶弯量要根据各弯管最大弦高确定，保证每根圆管至少顶三次，以保证精度。 6 相邻顶弯点距离 初步确定 相邻顶弯点距离为 300-350mm左右 。 7 表面损伤 圆管存在部分表面损伤，主要集中在顶弯受力的垂直方向，主要由于受到模具上下端开口部位的挤压摩擦造成。 任相福冷作工技能专家工作室 11 8 直段影响 由于顶弯机设计构造问题，弯管两头存在直段，直段距离大约
15、为 2m，此部分直段会对整体弧度造成较大影响。 9 尺寸检查 圆管顶弯完成后需要复测尺寸，复测时根据图纸要求先放地样，仔细核对合格后才能进行下一根圆管顶弯 10 焊接成型 分段顶弯完成后的圆管需要焊接成整体，焊接需要在拼装平台上进行，焊接前要放地样，并合理安排焊接顺序。 圆管分段表如下： 序号 编号 长度mm 分段一 分段二 分段三 分段四 配对 弯曲半径 mm 用料12m 1 547 17521 12000 5521 0 25040 2 2 551 29364 8000 7000 12000 2364 1 37080 3 3 542 9235 12000 -2765 13603 1 4 55
16、3 27035 12000 12000 3035 2 35505 2 5 536 8731 12000 -3269 13243 1 6 552 24964 12000 12000 964 3 33780 2 7 550 22988 12000 10988 -1012 31632 2 8 539 21191 12000 9191 -2809 4 28674 2 9 548 19344 12000 7344 -4656 27288 2 10 543 10616 10616 16331 0 11 541 8241 12000 -3759 11517 1 12 549 19832 12000 7832
17、 -4168 5 28713 2 13 546 15710 12000 3710 -8290 22710 2 14 544 12162 12162 18305 0 15 545 13905 12000 1905 6 20378 1 16 535 9903 12000 -2097 14960 1 总计： 24 第四对用三段焊接 2809+4656+3759=11224 第五对用二段焊接 4168+8290=12458 2.2、 实施阶段数据及照片记录 2.2.1、 部分 数据记录表 任相福冷作工技能专家工作室 12 表 2.1： BE12-550-1 任相福冷作工技能专家工作室 13 表 2.2
18、： BE11-539-1 任相福冷作工技能专家工作室 14 表 2.3： BE12-550-2 任相福冷作工技能专家工作室 15 表 2.4： 圆管 BE11-539-2 任相福冷作工技能专家工作室 16 表 2.5： BE7-535 任相福冷作工技能专家工作室 17 表 2.6： BE1-546-2 任相福冷作工技能专家工作室 18 表 2.7： BE1-546-1 任相福冷作工技能专家工作室 19 2.2.2、实施 过程照片 图 2.1： 液压油缸参数 任相福冷作工技能专家工作室 20 图 2.2： 圆管打样冲及顶弯分段 间隔 1m 的样冲点 任相福冷作工技能专家工作室 21 图 2.3：
19、 测量油缸伸出距离 任相福冷作工技能专家工作室 22 图 2.4： 顶弯时逐步移动，分段顶弯 任相福冷作工技能专家工作室 23 图 2.5： 半自动火焰切割机割坡口 任相福冷作工技能专家工作室 24 图 2.6： 焊接前打磨坡口 任相福冷作工技能专家工作室 25 图 2.7： 放地样后焊接一 任相福冷作工技能专家工作室 26 图 2.8： 放地样后焊接二 任相福冷作工技能专家工作室 27 三 、 总结阶段 3.1、 施工 影响因素 分析 大直径厚壁钢管冷弯项目顺利完成了大部分，目前只剩 几根圆管没有对接。工段在具体实施过程中，累积了宝贵的数据及施工经验。根据初拟方案及实际操作过程，我们发现圆管
20、顶弯过程中有许多控制要素，例如： 顶弯支座距离、顶弯油缸压力、每次顶弯弯曲量、相邻顶弯点距离、直段影响、表面外观质量及焊接成型等。 有些因素对弯管质量影响较大，有些因素对施工效率影响较大，通过具体的实施后，我们对这些因素一一分析总结，旨在为后续施工累积经验，提高制作质量及效率，为公司创造更大的效益。 以下为影响因素及其分析： 序号 影响因素 分析 重要性 1 顶弯支座距离 顶弯支座距离最大可以调节到 4m，距离较大时顶弯所需压力变小，有利于圆管成型，另外支座距离越大时，装夹圆管也较为方便。顶弯支座距离影响最大的为顶弯所需压力，实测当支座距离为4m时，需要的最大压力在 25Mpa 左右，液压顶弯机额定压力完全能满足要求，因此实际操作时选用的距离均为 4m。 一般 2 顶弯油缸压力 顶弯油缸额定压力为：高压 63Mpa，低压 10Mpa，顶弯时只需保证最大压力不能超过油缸额定压力。另外顶同一根弯管时，保证弯管受力均匀。 一般 3 每次顶弯弯曲量 每根圆管顶弯前要根据图纸确定每次顶弯量，一般最少顶三次，对于弯曲半重要
