压力钢管新型焊接垫板的研制

对于敷设压力钢管,将开挖截面减少到所需要的最小限度是有很多优点的,对此,本公司也历来在进行研究。本课题是使钢管和隧洞岩石面的间隙成为最小的施工方法,使钢管能从内面进行单面施焊。作为该项研制的一环,是“压力钢管用新型垫板的研制和试制。这种焊接垫板不仅可作为垫板材使用,而且还能够利用其形状作为钢管的定位。本文将叙述关于这种新型板的研制结果。

焊接锚垫板锚固区拉压杆模型及配筋设计

针对焊接锚垫板齿板锚固区配筋,提出了一种锚固区新型拉压杆模型。首先对齿板锚固区6种典型效应、主应力迹线以及力流平衡关系进行分析并建立新型拉压杆模型,其次通过美国国家公路与运输官员协会(American Association of State Highway and Transportation Officials,AASHTO)Load-and-resistance Factor Design Bridge Design Specifications、Building Code Requirements for Structural Concrete and Commentary(ACI 318-19)、《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG 3362—2018)和欧洲设计建议Practical Design of Structural Concrete进行拉压杆模型参数定量化设计,根据拉压杆几何关系推导出焊接锚垫板齿板锚固区劈裂力计算式,利用有限元分析,拟合出焊接锚垫板下齿板锚固区劈裂力合力重心计算式。最后通过算例分析,按本文建议的拉压杆方法进行焊接锚垫板齿板锚固区结构配筋设计,能较好地控制锚下典型效应问题,相比《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG 3362—2018)给出的设计方法,拉压杆模型法能较好地反映结构传力机制且具备可行性和可应用性,可为焊接锚垫板齿板锚固区配筋设计提供参考。

焊接锚垫板锚下混凝土锚固区传力性能试验

由Q235钢和Q345钢制作的新型环保焊接锚垫板可以替代受力性能差、造价高、能耗高的传统铸造锚垫板。为研究焊接锚垫板锚下混凝土锚固区极限承载力、破坏形态及裂缝宽度,采用微机控制四柱压力机对11个配置螺旋式间接钢筋的混凝土局部受压试件进行锚固区传力性能试验。结果表明,预应力混凝土锚固区极限承载力实测值明显大于计算值,焊接锚垫板喇叭管直径的增大会降低预应力混凝土锚固区的极限承载力,焊接锚垫板底板厚度的增加会提高预应力混凝土锚固区极限承载力。基于试验结果,提出了考虑焊接锚垫板喇叭管直径和底板厚度影响的焊接锚垫板锚下混凝土极限承载力计算公式。

不锈钢圆棒作为焊接垫板的枕梁X形焊缝的焊接

在枕梁X形焊缝的焊接过程中,发现打底焊经清根处理后焊缝中仍然存在裂纹、气孔、熔合不良等缺陷,增加了焊接返修的难度,降低了生产效率,难以保证焊缝质量。文中创新性地使用不锈钢圆棒作为打底焊接垫板,对枕梁X形焊缝的焊接进行了工艺研究,结果表明:不锈钢圆棒作为焊接垫板的枕梁X形焊缝的焊接工艺试验完成后,NDT和焊缝接头宏观检验显示焊缝熔合良好;同使用陶瓷垫板相比,使用不锈钢圆棒作为打底焊的焊接垫板,焊接电弧稳定性明显提高,打底焊缝的根部成形规则,打底焊缝的层厚均匀,同时间接地为打底焊的清根处理提供了良好的必要条件;采用专用坡口机机械清根处理,既保证了清根后的焊缝质量,又保证了清根后坡口角度的均匀一致性,提高了生产效率。

可重复使用垫板的铝合金纵缝焊接制造技术

铝合金材料由于其特有的物理和化学特性被广泛用于制冷和空分行业的压力容器制造,大直径铝合金无缝管由于成本较高且供货周期长,因此压力容器制造企业大都选择用铝合金板卷制,然后焊接纵焊缝的方式制作大直径铝合金筒体。由于铝合金焊接工艺的要求,传统的筒体纵焊缝一般采用不锈钢垫板,确保焊透并兼顾散热功能,但是垫板材料消耗巨大。本项目从影响焊接时垫板散热性能的参数出发,利用有限元分析软件比较焊接垫板材料、垫板厚度及坡口形式的选择对于散热效果的影响,在此基础上开发了可重复使用的铜垫板焊接专机,既可以替代传统不锈钢垫板的工艺功能,又减小了垫板材料的消耗,非常利于降低制造成本,提高生产效率。

焊接锚垫板受力分析

为了提高预应力结构的安全性,解决传统铸造锚垫板存在的易拉裂和易破碎等问题,研制出以Q235钢为原材料的与锚具配套的焊接锚垫板。以5孔圆形锚垫板为例,通过承载力计算、有限元分析和锚固区传力性能试验研究了锚垫板的受力性能。结果表明,焊接锚垫板能够提高锚固区的承载力,承载时应力分布较为均匀,不易发生破坏,可应用于预应力锚固体系。

焊接锚垫板及锚下混凝土受力分析

设计制作了5孔圆形Q235焊接锚垫板以及与锚具配套的混凝土试件,根据国家标准对试件进行锚固区传力性能试验,研究了试件表面混凝土的应变变化、裂缝宽度扩展、破坏荷载和锚垫板变形情况。结果表明:试件混凝土应变和裂缝宽度分别在第13次和第10次循环中达到稳定,破坏荷载为1813.96 kN,试件周围混凝土破坏后锚垫板仅发生1 mm塑性变形,达到国家标准《预应力用锚具、夹具和连接器》规定要求,能满足工程应用。

弹性地基梁法确定扁形焊接锚垫板的平板尺寸

为了更好地推广扁形焊接锚垫板,提高扁形焊接锚垫板的设计水平,依据锚固区有限元仿真分析结果和锚固区传力性能试验结果,在满足现行标准、规范要求的情况下,提出了确定扁形焊接锚垫板平板尺寸的方法。具体做法是:取单位宽度的锚垫板平板,将其当作悬臂梁,把锚垫板的锥筒当作该悬臂梁的固定端支承,锚垫板平板下面的混凝土当作锚垫板的弹性支承,用弹性地基梁理论推导了在预加力作用下锚垫板平板的挠度、转角、弯矩等方程,确定了最大弯矩,根据最大弯矩计算了平板的尺寸。以5孔扁形锚垫板为例,对锚垫板的平板尺寸进行了计算。结果表明,采用这种方法,可以较方便地计算出锚垫板的平板尺寸,便于扁形锚垫板规格化、规范化生产,提高了锚垫板设计与优化的效率。

薄板铝合金空间曲线焊缝CMT焊接试验研究

针对薄板铝合金三维曲线焊缝较大的残余应力和焊接变形,进行了冷金属过渡(CMT)无垫板自动焊试验研究,分析了电流、焊接速度、弧长修正、保护气流量对焊接过程的影响,进行了接头拉伸性能试验及焊缝微观组织研究,并焊接了变形小的产品。结果表明,利用合理的焊接参数,可实现厚度1.5 mm的5A06铝合金的无垫板CMT焊接,焊缝成形稳定均匀,焊接接头抗拉强度值达到347 MPa,接头断裂位置在热影响区。无垫板CMT焊接技术可用于薄板铝合金空间曲线焊缝的焊接。

压力容器垫板单面焊缺陷超声检测

焊缝采用脉冲反射式超声检测技术进行检测,应当说是一种抽象的检测方法,和射线透照法相比较,要求检测者具有熟练的操作技术和灵活精准的判断能力,同时还要了解掌握被检测对象与检测内容。

压力容器垫板单面焊焊接接头缺陷超声检测

介绍了垫板单面焊焊接接头缺陷产生的特点,缺陷产生的各种原因与防止方法、措施,以及如何进行超声波检测与判定。