電站金屬構件制造材料損耗分析

鄭必剛

（云南省開遠電力修造公司，云南開遠661600）?

水電站壓力鋼管和閘門結構制造加工中鋼材的損耗率，雖在有關預算定額和施工手冊中有所規定和推薦，但因其分類不細或相互間輻度相差大，或實際供料條件與測算不符等諸多原因，缺乏應用的合理性。尤其是鋼材轉入市場供貨后，仍屬供不應求階段，即是鋼廠定貨生產也只能滿足材質的厚度要求，不能按要求規格供貨，有的還必須增供一定比例的短板，這樣就增加了制造耗量。為弄清制造加工必需的損耗量，從而在操作中從損耗組成的各方面加以控制，力求備料與用量接近，我們按一般加工工藝結合操作經驗，進行一定的計算后，得到了在既定條件下的損耗率，其成果如下：

1 壓力鋼管各類管形的材料損耗

1.1 直管

（1）找正切割。各種規格的板材在軋制后，都不可能很規則，下料都必須將其找正切割。

一般較規則的板的找正量每側約5 mm，切割縫3 mm，板寬按1 600 mm計，其損耗率為

板長按6 000 mm計，其損耗率為2×(5+3)/6 000×100%=0.27%。

（2）增設湊合量。安裝調正需在定位節之間增設湊合調正節，其長度視管徑和軸線長度而定，該增加量計入材料總量內。一般軸線長度在50 m左右，增設300 mm的湊合余量。其損耗增加率為

（3）板頭丟料。由于加工用板一般不能按管材需要生產鋼板，規范需要縱縫間距必須大于500 mm，因此就容易出現丟頭的情況。按每5張鋼板可能出現一次丟頭而計，其損耗率為

（4）錯縫及尺寸限制。由于管道中設有支承環、剛性環、鎮墩等固定位置結構，為使環縫距離尺寸足夠，往往產生板寬方向的棄料，按30 m棄料300～500 mm一次測算，其損耗率為

結合以上所述，直管的總損耗率為

1.2 彎管

彎管的轉彎半徑一般取管徑的3倍左右，設計管軸線弦長計算重量，而制造放樣展開，取最大弦邊為板寬取料，二者的差值

另外，直管制造的基本損耗，則彎管制造時用料損耗為22.5%。

1.3 錐管

錐管的展開是扇形，用料是矩形，其展開角一定，在其范圍內的損耗也基本確定。板寬的損耗為h/H，板長的損耗率為a/A。

（1）板寬損耗。

an——被展開正錐對應的圓心角；

一般錐管設計的頂角在7°以上，當整錐展開時

一般引水管道錐管直徑差200～400 mm，其素線長度為

鋼管直徑按2 500 mm計算，其損耗率為

（2）板長損耗。

（3）總損耗率。

1.4 岔管

岔管的主體構造為3個錐管，其錐管的錐角均為一般錐管的3～5倍，半錐頂角10°～20°，其損耗計算同前錐管。

1.4.1 板寬損耗

（1）整錐展開弓高。

h1=[γ /sin(10°～ 20°)]·{1-cos[180× sin(10°～ 20°)}=（0.84～1.532）γ

（2）兩瓣展開弓高。

h1=[γ /sin(10°～ 20°)]·{1-cos[90×sin(10°～ 20°)}=（0.213～0.412）γ

（3）一般公切球直徑為主管的1.2倍，出口直徑為公切球的/2倍，直徑差Δ γ為

（4）素線長。

（5）整體展開板寬損耗。

（6）兩瓣展開板寬損耗。

1.4.2 板長損耗

1.4.3 總損耗率

整錐展開W1=U1+V=(0.327～0.636)+0.15=0.477～0.786

兩瓣展開W2=U2+V=(0.11～0.32)+0.15=0.26～0.47

岔管的每錐是被切去一部分后不完善的錐，展開圓心角在180°～360°間，實際單塊展開較以上推算結果還偏大，考慮套裁基本能滿足，故較老的施工手冊損耗為50%～60%還是有依據的。

2 閘門類結構制造的材料損耗

閘門類結構由門葉及埋件組成，一般門葉類占總量的60%～80%，面板占門葉的25%～35%，總體的15%～25%，其制造的損耗組成如下所述。

2.1 找正切割

如前面所述損耗率1%。

2.2 小件切割

為計算的簡便，除面板以外的構件統稱為“小件”。假設其每小件板尺為300 mm×4 000 mm，每塊板材下料5塊小件板，其寬度切割損耗率為(3×5+1)/(5×300)=1.1%，長度方向切割損耗率為(2×3)/4 000=0.15%，總損耗率為1.25%。

2.3 丟料

（1）板寬丟料。按每10塊小件丟邊200 mm計，損耗率為200/(10×300)×100%=6.7%。

（2）板長丟料。按每5塊小件丟頭500 mm計，損耗率為500/(5×4 000)×100%=2.5%。

（3）丟料損耗率為9.2%。

2.4 異形塊件

主梁復板、上下梁復板及各筋肋均為異形構造。以復板“魚鯽”形為算例，端側與復中高之比為0.5～1，每側轉折起始點為長度(1/4～1/6)；被切除部分高取0.25，長0.2，其被切除部分占梁的損耗為0.25×0.2×100%=5%。

若異形塊件占小件的30%，其占小件損耗率為0.05×0.3×100%=1.5%。

2.5 切割焊收縮

受熱一次收縮一次，切割、焊接總收縮率0.3%。

2.6 小件

按占總體的80%，占總體收縮率為

2.7 面板

由于運輸的限制，面板寬度在3 m左右，設長度為6 m，施工中拼板及錯縫等，板寬度方向平均丟料150 mm，長度方向平均丟料400 mm，其丟料損耗率為

(0.15/3+0.4/6)×100%=11.7%

焊接切割收縮率為0.2%。

面板占總量20%，占總體損耗率為

2.8 總體損耗率為

若是弧形閘門，其門框、縱梁還應有錐管的性質。

3 建議結構制造材料損耗

各構件制造材料損耗形成機理的分析，只是在其材料使用范圍內的損耗率，還未考慮尺寸與實際材料不吻合的丟料；另外，在材料使用中“損耗”也能作一些再利用，經綜合考慮，建議材料損耗參照表1。

表1 水工金屬結構制造材料損耗（%）

4 結束語

按次理論公式計算所得出的材料消耗，與實際制作過程中產生的損耗相吻合，在制定工程材料計劃時，通過核定材料的準確耗損量，能有效避免材料行積壓和浪費。

[1]DL5017-2007，壓力鋼管制造安裝及驗收規范[S].

[2]陳萬里.板金工下料基礎知識[M].北京：中國建筑工業出版社，1990.