На протяжении десятилетий стандартную колонну в цехе легкой и средней стали строили из швеллера: одного швеллера, пары швеллеров, сплетенных вместе, или короба, сваренного из пластины. Сегодня все большее число проектировщиков и производителей предпочитают вместо этого использовать одинарную спиральношовную стальную трубу. Современные профессиональные мастерские по изготовлению стальных-конструкций предлагают контролируемые производственные циклы, умеренные затраты на обработку и практичное, повторяемое изготовление, и колонна является одним из мест, где это проявляется наиболее ярко.
В этой статье объясняется, как изготавливается спиральная труба, чем отличается ее спиральный шов по сравнению с прямым швом, где швеллерные колонны имеют ограничения и как купить спиральную трубу для использования в колонне, чтобы она была готова к изготовлению.
Как изготавливаются спиральношовные стальные трубы и почему одна бухта может покрывать несколько диаметров?
Стальная труба спиральношовная (часто пишетсяССАВили HSAW) изготавливается из стальной полосы или рулона, непрерывно согнутого в спираль. Два края полосы встречаются по спиральной линии, и стык закрываетсяавтоматическая двусторонняя-дуговая сварка под флюсом: один проход внутри и один снаружи.
Геометрия – это то, что делает процесс гибким. Диаметр трубы определяется шириной полосы иугол формирования:
D=B/(pi x cos бета), где B — ширина полосы, а beta — угол между краем полосы и осью трубы.
Измените угол, и та же полоса получится другого диаметра. При полосе длиной 1500 мм угол формовки около 53 градусов дает трубу около 800 мм, а около 66,5 градусов дает около 1200 мм (рисунок 1).
Это имеет три практических последствия для покупателя:
- Быстрая смена размера.Стан может обрабатывать полосы разных диаметров с одинаковой шириной, регулируя угол формовки, поэтому он обрабатывает небольшие партии и разные размеры без переоснащения для каждой из них.
- Мало ограничений по длине.Формовка представляет собой непрерывный процесс гибки, поэтому труба обрезается по длине сразу после схода с линии, а не ограничивается длиной пластины или ходом пресса. Нестандартная длина является нормой, ивозможна установка длины до 30 м.для колонн и длинных-пролетов.
- Однородная структура.Спиральный сварной шов равномерно распределен по окружности, а непрерывный изгиб обеспечивает хорошую точность размеров и стабильную общую структуру. Диаметр, овальность и толщина стенок по-прежнему измеряются и регистрируются, но этот процесс хорошо подходит для получения однородного продукта.
Что меняет спиральный шов по сравнению с прямым швом?
При сравнении спиральной трубы с прямой-шовной трубой того же диаметра и стенки имеют значение три различия.
1. Сварной шов длиннее.Длина сварного шва на метр трубы равна pi x D/B. Для двух труб на рисунке 1 это около 1,68 м и 2,51 м шва на метр трубы, против 1 м для прямого шва. Необходимо проверить больше сварных швов, но они производятся автоматически и проверяются повторяемым способом.
2. Дефекты лежат под углом.Дефект спирального шва наклонен к оси трубы. При кольцевом напряжении эффективная длина этого дефекта поперек направления напряжения примерно равна его длине, умноженной на cos beta, поэтому при угле формовки около 60 градусов она составляет примерно половину эффективной длины того же дефекта в прямом шве. Именно поэтому при работе под давлением спиральный шов лучше рассеивает напряжение и лучше переносит дефекты.Это преимущество определяется обручальным напряжением.В колонне, несущей преимущественно осевую нагрузку, несущая способность определяется геометрией сечения, а качество сварного шва по-прежнему проверяется испытаниями.
3. Свойства пластин не одинаковы во всех направлениях.Линейная-стальная труба прокатывается, и ее энергия удара по Шарпи вдоль направления прокатки обычно примерно в три раза превышает значение поперек (соотношение зависит от стали). В типичной трубе с прямым-шовным швом, изготовленной из листового металла, направление окружности пересекает направление прокатки. В спиральной трубе полоса проходит вдоль спирали, поэтому направление прокатки наклонено к направлению обруча, а ударная вязкость в направлении обруча находится между этими двумя значениями.
Эти характеристики объясняют, почему спиральные трубы давно используются на предприятиях водоснабжения, энергетики и химической промышленности. Тот же производственный маршрут является причиной того, что теперь он обслуживает стальные конструкции.
Почему колонны из швеллерной стали показали свои ограничения?
Канал – это открытый раздел. Он жесткий относительно своей сильной оси и слабый относительно другой. Сравните один канал 20А со спиральной трубой с внешним диаметром 219 мм и стенкой 6 мм при эффективной длине 6 м в обоих направлениях:
| Свойство | Одиночный [20а канал | Спиральная труба 219 х 6 мм |
|---|---|---|
| Масса на метр | 22,6 кг | 31,5 кг |
| Площадь поперечного- сечения | 28,8 см2 | 40,2 см2 |
| Радиус вращения, сильная ось | 7,86 см | 7,53 см |
| Радиус инерции, слабая ось | 2,11 см | 7,53 см |
| Гибкость, слабая ось (6 м) | около 284 | около 80 |
Значения каналов берутся из стандартных таблиц разделов. Значения труб рассчитываются на основе геометрии. Сравнение намеренно простое: настоящие колонны скреплены или состоят из нескольких элементов.
Одиночный канал с номером 284 выходит далеко за пределы гибкости около 150, обычно применяемые к основным элементам сжатия, поэтому столбцы каналов пришлосьзастроенный: два швеллера, сплетенных или скрепленных вместе, или четыре пластины, сваренные в коробку. Это решает слабую ось, но добавляет:
- Часы изготовления.Шнуровочные брусья или обрешетки необходимо разрезать, подогнать и приварить по всей длине.
- Щели и углы.Сзади--задние каналы и шнуровочные соединения задерживают влагу, их трудно подвергнуть пескоструйной очистке и покрасить должным образом, и именно здесь обычно начинается разрушение покрытия.
- Низкая крутильная жесткость.Открытые секции легко скручиваются; закрытая круглая трубка гораздо лучше сопротивляется скручиванию.
Круглая трубка имеетодинаковый радиус вращения во всех направлениях, нет слабой оси, нет шнуровки, гладкая закрытая поверхность и запаиваемые концы. Это техническая причина, по которой отрасль перешла от канальных колонн к трубным колоннам.
Какие преимущества предлагает спиральная труба в качестве колонны мастерской?
- Широкий размерный ряд.Поскольку спиральная мельница изменяет диаметр, регулируя угол формовки, можно производить основные диаметры и стенки, используемые для колонн цехов, начиная примерно с 219 мм, не дожидаясь специальной оснастки.
- Длина по запросу.Доступны нестандартные длины иВозможна установка до 30 м.Это позволяетцельные-колонны во всю-высотуи комбинированные колонные блоки, изготовленные как единое целое, без сращивания на месте, соединительных пластин или группы болтов, которые необходимо выравнивать на месте.
- Более высокие общие характеристики, чем у швеллерной стали.Равная жесткость во всех направлениях, высокая жесткость на кручение и чистая замкнутая поверхность делают колонну труб более эффективной при сжатии и двухосном изгибе.
- Профиль затрат, подходящий для большинства проектов.На некоторых рынках труба стоит дороже, чем простой швеллер, но экономия на шнуровке, подгонке и сварке сборных швеллеров-обычно компенсирует разницу. Рекомендуем сравнитьустановленная стоимость за колонку, а не цена за тонну.
- Путь обновления.Для большей производительности трубу можно заполнить бетоном, что повысит способность к сжатию без изменения внешнего размера.
Какие компромиссы-вам следует запланировать?
Мы предпочитаем сказать вам это до заказа, а не после:
- Соединения требуют ранней детализации.Балки нельзя просто прикрутить к перемычке, как на швеллере. Для круглых трубок используются косынки, торцевые пластины, сквозные-пластины или кольцевые ребра жесткости, а на обрезанных концах может потребоваться колпачок.
- Наружная бусина шва стоит гордо.Там, где обшивка стены, отделка или герметичные-соединительные соединения соприкасаются с трубкой, буртик следует отшлифовать заподлицо.
- Применяются местные ограничения на продольный изгиб.Колонна большого диаметра с очень тонкой стенкой может локально прогнуться до того, как колонна достигнет своей полной вместимости, поэтому проверьте соотношение диаметра-к-толщине в соответствии со своими нормативными документами.
- Длинные колонны трудно оцинковать.Длина котлов горячего-оцинкования обычно ограничена примерно 12-14 м, если только они не подвергаются двойному погружению, поэтому вместо этого колонны, длина которых превышает эту длину, обычно защищаются системой окраски.
- Транспортные ограничения реальны.Стандартный дорожный прицеп перевозит около 13,5 м, а контейнер — около 12 м. Для колонны длиной 30 м требуется плоская-стеллаж, навалочная платформа, специальный-план транспортировки или специально разработанное цеховое соединение.
Что должна содержать спецификация на покупку колонны спиральной трубы?
Большинство споров по поводу поставок колонок возникают из-за спецификации, которая осталась открытой. Прежде чем запросить цену, заполните десять строк ниже, и каждый поставщик предложит один и тот же продукт.
| Линия | Что написать | Почему это важно |
|---|---|---|
| Оценка | S355J2H по EN 10219; добавьте уровень воздействия-и самую низкую температуру эксплуатации. | Значения удара фиксируются при изготовлении стали и не могут быть добавлены впоследствии. |
| Диаметр и стенка | Номинальный внешний диаметр x стенка и класс допуска, который вы проектируете. | Свойства вашего сечения зависят от реальной стены, а не от номинальной. |
| Длина | Готовая длина каждого столбца, допуск на длину и допустимость случайной или точной длины. | Точная длина позволяет избежать отходов резки и обрезки участка. |
| Конечные условия | Квадратный вырез или фаска, с допуском на прямоугольность торца. | Опорная пластина опирается на конец трубы. |
| Отделка шва | Внешний борт зашлифован заподлицо или приварен; внутренний шов в сварном виде | Облицовка и плотно прилегающие-соединения должны иметь ровную поверхность. |
| Зачистите-концевые сварные швы | Нет внутри концевых зон, где привариваются пластины. | Удерживает пересечение сварного шва за пределами соединения. |
| Тестирование | Метод и объем неразрушающего контроля швов, а также механические испытания партии. | Определяет, что означает «проверка» перед производством. |
| Поверхность | Степень пескоструйной обработки, система грунтовки и толщина или цинкование; герметичные концы для окрашенных трубок | Разрушение покрытия обычно начинается на незагерметизированных или плохо подготовленных поверхностях. |
| Маркировка | Марка, размер, номер плавки и маркировка колонки на каждой трубке. | Позволяет сборщику сопоставить каждую трубу с чертежом. |
| Документы | Сертификат EN 10204 3.1, отчет неразрушающего контроля, запись размеров | Нужен для собственного инспектора и для файла проекта. |
Как мы можем помочь с поставкой ваших колонок?
Мы производим спиральношовные стальные трубы, диаметры и длины которых подходят для стальных-колонн цехов, и на каждый запрос готовим письменное предложение с указанием марки, размера, плана длины, отделки швов и объема испытаний.
Чтобы получить предложение в течение 24 часов, отправьте нам:
- Диаметр колонны, толщина и марка стенок (или ваши нагрузки и высота колонны, а размеры мы предложим)
- Готовая длина и количество
- Требование к покрытию или цинкованию
- Порт назначения или место назначения
Отправьте свой чертеж в том виде, в каком он есть, и мы подскажем, где изменение размера, марки или длины может уменьшить вес стали или время изготовления.
