CN103157955A - 大直径钢圆筒的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种大直径钢圆筒的制造方法，包括：将预计要形成的钢圆筒分拆为上段筒体和下段筒体，将所述上段筒体均分为多个矩形的上段板单元，将所述下段筒体均分为多个矩形的下段板单元，分别形成所述多个上段板单元和下段板单元；将所述多个上段板单元和下段板单元分别放置在弧形胎架上弯成弧形；将所述多个上段板单元吊装在底面为正多边形的内模胎架上焊接形成所述上段筒体，将所述多个下段板单元吊装在所述内模胎架上焊接形成所述下段筒体；将所述上段筒体和下段筒体上下对接并焊接形成钢圆筒。本发明的工艺简单，能够缩短工期。

Description

大直径钢圆筒的制造方法
技术领域
本发明涉及一种大直径钢圆筒的制造方法。
背景技术
在特种领域中往往会用到大直径钢圆筒，其直径可达数十米，例如用于港珠澳大桥东西人工岛的护壁钢圆筒直径达22m，高度达40.5m～50.5m不等。
对于此类大直径钢圆筒，传统的制作方法有气囊顶升法和单块钢板逐层拼接法，这两种方法所使用的钢板均需要卷圆之后才可进行拼装，并且由于是外场作业，受天气影响较大，而且高空作业量大，安全风险高，此外单个钢圆筒的制作耗时非常长，当需求量较大时无法满足短周期工程的需要。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种大直径钢圆筒的制造方法，工艺简单，能够缩短工期。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种大直径钢圆筒的制造方法，包括：
将预计要形成的钢圆筒分拆为上段筒体和下段筒体，将所述上段筒体均分为多个矩形的上段板单元，将所述下段筒体均分为多个矩形的下段板单元，分别形成所述多个上段板单元和下段板单元；
将所述多个上段板单元和下段板单元分别放置在弧形胎架上弯成弧形；
将所述多个上段板单元吊装在底面为正多边形的内模胎架上焊接形成上段筒体，将所述多个下段板单元吊装在所述内模胎架上焊接形成下段筒体；
将所述上段筒体和下段筒体上下对接并焊接形成钢圆筒。
可选地，所述制造方法还包括：
提供矩形吊架，所述矩形吊架与所述钢圆筒的底边圆形内接，所述矩形吊架的四个角的上方和下方分别设置有吊点；
将所述钢圆筒挂接在设置于矩形吊架下方的吊点上，将所述矩形吊架上方的吊点与浮吊吊钩相连；
驱动所述浮吊对所述钢圆筒进行移位。
可选地，将所述多个上段板单元和下段板单元分别放置在弧形胎架上弯成弧形包括：
将所述多个上段板单元和下段板单元分别放置在弧形胎架上；
在所述上段板单元和下段板单元上设置配重块以将所述上段板单元和下段板单元与所述弧形胎架贴合。
可选地，在将所述上段板单元和下段板单元弯成弧形后，所述制造方法还包括：在所述上段板单元和下段板单元上设置产品横肋和/或工艺横肋以保持弧度。
可选地，在形成所述钢圆筒之后将所述工艺横肋拆除。
可选地，所述内模胎架的每个底边上安装有多个支撑管，所述支撑管端部设有滑移梁，所述上段板单元和下段板单元与所述滑移梁贴合。
可选地，所述内模胎架的每个底边包括圆弧角钢和固定在所述圆弧角钢上的导向板，所述上段板单元和下段板单元卡接在所述导向板内侧。
可选地，所述上段板单元和下段板单元的数量都为6个，所述内模胎架的底边为正六边形。
可选地，所述多个上段板单元和下段板单元的形成方法包括：
加工多个子板单元；
将所述多个子板单元在水平胎架上拼接成形并装焊T肋，以形成所述上段板单元和下段板单元。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明实施例的大直径钢圆筒的制造方法中，将大直径钢圆筒拆分为上、下两段，并将每段分为多个板单元，各个板单元形成之后，将其放置在弧形胎架上弯成弧形然后再吊装至正多边形的内模胎架上焊接成型，最后将焊接好的上段筒体和下段筒体对接成钢圆筒，此方法工艺简单，耗时较短，有利于缩短工期。
附图说明
图1是本发明实施例的大直径钢圆筒的制造方法的流程示意图；
图2至图9是本发明实施例的大直径钢圆筒的制造方法中各步骤对应的操作结构图；
图10是本发明实施例的大直径钢圆筒的制造方法中所采用的矩形吊架的俯视结构图；
图11是图10沿A-A方向的剖面图。
具体实施方式
现有技术往往采用气囊顶升法或单块钢板逐层拼接法来制造大直径钢圆筒，工艺复杂，耗时较长。
本发明实施例的大直径钢圆筒的制造方法中，将大直径钢圆筒拆分为上、下两段，并将每段分为多个板单元，各个板单元形成之后，将其放置在弧形胎架上弯成弧形然后再吊装至正多边形的内模胎架上焊接成型，最后将焊接好的上段筒体和下段筒体对接成钢圆筒，此方法工艺简单，耗时较短，有利于缩短工期。
下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明，但不应以此限制本发明的保护范围。
图1示出了本实施例中的制造方法的流程示意图，包括：
步骤S11，将预计要形成的钢圆筒分拆为上段筒体和下段筒体，将所述上段筒体均分为多个矩形的上段板单元，将所述下段筒体均分为多个矩形的下段板单元，分别形成所述多个上段板单元和下段板单元；
步骤S12，将所述多个上段板单元和下段板单元分别放置在弧形胎架上弯成弧形；
步骤S13，将所述多个上段板单元吊装在底面为正多边形的内模胎架上焊接形成上段筒体，将所述多个下段板单元吊装在所述内模胎架上焊接形成下段筒体；
步骤S14，将所述上段筒体和下段筒体上下对接并焊接形成钢圆筒。
图2至图7是各步骤对应的操作结构图，下面结合图2至图7进行详细描述。
首先参考图2和图3，将预计要形成的钢圆筒分拆为上段筒体21和下段筒体22，将上段筒体21均分为多个矩形的上段板单元，将下段筒体22均分为多个矩形的下段板单元。图3中以上段筒体为例，将上段筒体均分为多个矩形的上段板单元21a，本实施例中具体为均分为6个矩形的上段板单元21a，并根据分拆结果形成相应数量和形状的各个上段板单元21a。即上段板单元的长度与下段板单元的长度之和等于预计要形成的钢圆筒的高度，各上段板单元的宽度之和以及各下段板单元的宽度之和都等于预计要形成的钢圆筒的底边周长。
本实施例中，所要形成的钢圆筒的高度为40.5m，相应地，上段筒体和下段筒体的高度都为20.25m，均分的每个上段板单元21a和下段板单元的宽度约为11.5m，厚度约为16mm。在其他实施例中，上段筒体21a的高度可以随钢圆筒的整体高度的变化而变化。
在本实施例中，上段板单元21a的形成过程可以包括：加工形成多个子板单元，然后将多个子板单元在水平胎架上拼接成形并装焊T肋后形成上段板单元21a。例如，上段板单元21a的尺寸为11.5m*20.25m，相应的多个子板单元的尺寸可以为11.5m*3m，将多个子板单元放置在水平胎架(即表面基本水平的胎架)上焊接成并装焊T肋。拼板和装T肋在水平胎架上容易的多，而且能实现自动埋弧焊拼板和CO2气体保护自动角焊机焊接T肋与外板的焊缝。其中T肋指的是两块板条组合焊接成T字形的肋条，本实施例中钢圆筒圆周内侧每10度装焊一根T肋，由于等分成6个板单元，因而每个板单元上装焊有6根T肋。
需要说明的是，图3仅是示意，初始形成的上段板单元21a实际上是平坦的矩形钢板。另外，划分的上段板单元21a以及下段板单元的数量也是可以根据实际需要调整的，例如可以是4个、8个等。
之后参考图4，将多个上段板单元21a分别放置在弧形胎架23上弯成弧形。各上段板单元21a在放置在弧形胎架23上之后，在自重的作用下自然形成弧形。优选地，还可以在上段板单元21a上设置配重块24，例如在局部没有与弧形胎架23压紧的地方设置配重块24，以将上段板单元21a与弧形胎架23贴合。此外，还可以对上段板单元21a顶端的部分(如顶端25mm)进行卷制，其余部分不需要卷制。
在上段板单元21a被弯成弧形之后，可以在上段板单元21a上设置弧形的产品横肋25和工艺横肋26，以保持上段板单元21a的弧度。其中，产品横肋25不需要拆除，可以属于产品的一部分，而工艺横肋26在整个钢圆筒的制作工艺完成之后需要拆除。
在板单元的运转过程中，可以采用龙门搁架，并在龙门搁架两侧加斜楔垫实，从而减少运输过程中的变形。
之后参考图5，将多个上段板单元21a吊装在底面为正多边形的内模胎架27上焊接形成上段筒体21。本实施例中，内模胎架27是正六边形的，由多个钢管拼装组成。内模胎架27的每个底边上可以安装有多个横向(即平行于底边)的支撑管，例如4个支撑管。
图6是图5中区域A的局部放大图，如图6所示，每个支撑管的端部可以设有滑移梁27a，滑移梁27a与上段板单元21a贴合。
图7是图5中区域B的局部放大图，如图7所示，内模胎架27的每个底边包括圆弧角钢27b和固定在圆弧角钢27b上的导向板27c，上段板单元21a卡接在导向板27c的内侧，即靠近内模胎架27的一侧。此外，内模胎架27的底部还具有圆筒胎架27d。
在其他具体实施例中，内模胎架27的底边还可以是其他正多边形，例如正八边形等。
各个上段板单元21a吊装调整到位之后，可以在筒体内壁拼缝位置处焊接卡码固定，并贴好垂直气电焊钢衬垫，之后进行纵缝焊接。当然，其他实施例中，也可以采用其他焊接方法。
以上描述是以上段筒体的制造过程为例的，下段筒体的制造过程类似，这里不再赘述。
之后参考图8，将上段筒体21和下段筒体22上下对接并焊接形成钢圆筒。具体的，可以保持下段筒体22位置不动，采用门机30将上段筒体21吊起，吊至下段筒体22上方后，依靠筒壁上的导向板进行初步定位，并依靠T型肋上挡块来确定上段筒体21和下段筒体22之间相对转角，并依靠码板以及千斤顶来调节错边量，筒体对接尺寸合格后，调整测量上段筒体21和下段筒体22水平基准线之间的距离(例如，圆周方向均匀测量4个点)，其水平基准线之间距离偏差控制在10mm以内，确保上、下筒体对接后整体的垂直度，以上尺寸全部合格后进行定位施焊，并可以采用埋弧自动横焊机完成环缝的焊接。
在将上段筒体21吊起的过程中，可以采用图10和图11中所示的矩形吊架29，其中矩形吊架29与上段筒体21的底面内接。具体的，将上段筒体21挂接在矩形吊架29四个角下方的吊点上，将矩形吊架29四个角上方的吊点与门机30的吊钩相连，使得在吊起过程中，上段筒体21仅受到垂直力，不受水平力，防止变形。
之后参考图9，将拼接形成的钢圆筒挂接在图10和图11中所示的矩形吊架29四个角下方的吊点上，将矩形吊架29四个角上方的吊点与浮吊28的吊钩相连，并驱动浮吊28对钢圆筒进行移位、装船等。由于采用了矩形吊架29，使得整个钢圆筒在吊起过程中仅收到垂直力，不受水平力，能够抗形变。
本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此本发明的保护范围应当以本发明权利要求所界定的范围为准。

Claims (9)

1.一种大直径钢圆筒的制造方法，其特征在于，包括：
将预计要形成的钢圆筒分拆为上段筒体和下段筒体，将所述上段筒体均分为多个矩形的上段板单元，将所述下段筒体均分为多个矩形的下段板单元，分别形成所述多个上段板单元和下段板单元；
将所述多个上段板单元和下段板单元分别放置在弧形胎架上弯成弧形；
将所述多个上段板单元吊装在底面为正多边形的内模胎架上焊接形成所述上段筒体，将所述多个下段板单元吊装在所述内模胎架上焊接形成所述下段筒体；
将所述上段筒体和下段筒体上下对接并焊接形成钢圆筒。
2.根据权利要求1所述的大直径钢圆筒的制造方法，其特征在于，还包括：
提供矩形吊架，所述矩形吊架与所述钢圆筒的底边圆形内接，所述矩形吊架的四个角的上方和下方分别设置有吊点；
将所述钢圆筒挂接在设置于矩形吊架下方的吊点上，将所述矩形吊架上方的吊点与浮吊吊钩相连；
驱动所述浮吊对所述钢圆筒进行移位。
3.根据权利要求1所述的大直径钢圆筒的制造方法，其特征在于，将所述多个上段板单元和下段板单元分别放置在弧形胎架上弯成弧形包括：
将所述多个上段板单元和下段板单元分别放置在弧形胎架上；
在所述上段板单元和下段板单元上设置配重块以将所述上段板单元和下段板单元与所述弧形胎架贴合。
4.根据权利要求1所述的大直径钢圆筒的制造方法，其特征在于，在将所述上段板单元和下段板单元弯成弧形后还包括：在所述上段板单元和下段板单元上设置产品横肋和/或工艺横肋以保持弧度。
5.根据权利要求4所述的大直径钢圆筒的制造方法，其特征在于，在形成所述钢圆筒之后将所述工艺横肋拆除。
6.根据权利要求1所述的大直径钢圆筒的制造方法，其特征在于，所述内模胎架的每个底边上安装有多个支撑管，所述支撑管端部设有滑移梁，所述上段板单元和下段板单元与所述滑移梁贴合。
7.根据权利要求1所述的大直径钢圆筒的制造方法，其特征在于，所述内模胎架的每个底边包括圆弧角钢和固定在所述圆弧角钢上的导向板，所述上段板单元和下段板单元卡接在所述导向板内侧。
8.根据权利要求1所述的大直径钢圆筒的制造方法，其特征在于，所述上段板单元和下段板单元的数量都为6个，所述内模胎架的底边为正六边形。
9.根据权利要求1所述的大直径钢圆筒的制造方法，其特征在于，所述多个上段板单元和下段板单元的形成方法包括：
加工多个子板单元；
将所述多个子板单元在水平胎架上拼接成形并装焊T肋，以形成所述上段板单元和下段板单元。
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