超高強薄壁架子管在修造船廠的應用

楊永義

（友聯船廠（蛇口）有限公司，深圳 518054）

1 前言

修造船廠在日常生產過程中，通常都需要搭建大量的腳手架，服務其他主體工程，使其能夠更好完成施工。目前廣泛使用的傳統鋼質（普通Q235A）腳手架存在如下缺點：材料較重、施工人員勞動強度大、施工效率低、施工人員疲勞導致的安全風險增加等，因此需要對腳手架材料進行輕量化改進。

經過調研，使用超高強薄壁架子管替代傳統的普通鍍鋅鋼管，無論在腳手架材料重量、施工人員勞動強度、施工效率等方面，都明顯優于傳統的普通鋼管腳手架。

使用超高強薄壁架子管（壁厚約1.8 mm），可將架子管的重量減少約1 倍，使架子工的勞動強度減少，腳手架搭建效率提高約30%，同時也讓新生代勞動力愿意從事腳手架行業。

2 傳統的鋼質（Q235 A）腳手架管概況

2.1 質量標準、尺寸要求、力學性能

質量標準：腳手架鋼管采用GB/T 13793-2008 直縫電焊鋼管 或 GB/T 3091-2008 低壓流體輸送用焊接鋼管中規定的普通鋼管，其質量符合GB/T 700-2006 碳素結構鋼中Q235-A 級鋼的規定；鋼管材質檢驗方法符合GB/T 228 金屬-拉伸尺寸的有關規定。

尺寸要求：鋼管外徑48 mm，壁厚3.25 mm 或3.5 mm。

力學性能：鋼管材料屈服強度約330 MPa，抗拉強度約420 MPa，斷后延伸率約為30%。

2.2 主要缺點

熱鍍鋅Q235A 普通鋼管腳手架架子管，外徑48 mm、壁厚3.25 mm / 3.5 mm、6 m 鋼管的重量約為24 kg。

腳手架的搭建是一個復雜的過程，除了必須滿足搭建安全、穩定性，還需根據所要搭建的施工部位和施工順序，采用針對性的搭建方式，以免造成磕碰船體、油漆修補或影響施工導致拆卸重新搭建。由于架子管較重，搬運、搭建、拆架比較費勁，影響架子管搭建的效率。

3 超高強薄壁架子管與傳統（Q235A）架子管的力學性能對比

3.1 超高強薄壁架子管概況

采用新型輕量化的腳手架管，不僅能提高施工安全性、可靠性，同時搭建、拆卸速度也明顯提高，在很大程度上節省鋼材的使用，降低使用成本。

表1 為浙江某公司生產的超高強薄壁架子管的主要力學性能。

表1 超高強薄壁架子管主要力學性能

從表1 可知，超高強薄壁架子管與普通熱鍍鋅架子管相比，屈服強度達到了1 000 MPa 以上，約提高了4 倍，同時延展性和可焊接性能并沒有受到影響，相關重要指標沒有明顯下降，同時，所需的材料可以大幅減少，不但節約了成本，而且減輕了施工人員的勞動強度。

（1）目前主要應用行業

目前主要應用在建筑類施工腳手架搭設，如浙江省和江蘇省的建筑工地，特別是江蘇省淮安市住建局組織專家對該企業生產超高強薄壁架子管進行過專家論證，并建議在建筑行業推廣使用。

（2）超高強薄壁架子管的優點

① 強度高

Q235 架子管抗拉強度約為420 MPa、屈服強度約為330 MPa，外徑48 mm、壁厚3.6 mm，整管垂直抗壓在11 t 以下；超高強薄壁架子管抗拉強度約為1 350 MPa、屈服強度約為1 000 MPa，外徑48 mm、壁厚1.3 mm，整管垂直抗壓能力可達20 t 以上，約為Q235 架子管的2 倍；

② 重量輕

Q235 架子管（外徑48 mm、壁厚3.6 mm）6 m 重量為23 kg,超高強薄壁架子管（外徑48mm、壁厚1.3 mm）6 m 重量為8.98 kg，Q235 架子管的重量為超高強薄壁架子管重量的2.56 倍；

③ 成本低

超高強薄壁架子管材料成本，低于Q235 架子管20%以上；施工成本低于Q235 架子管40%以上；

④ 使用壽命長

由于超高強薄壁架子管在其成分里含有大量錳、鎳、硼等合金成分，其耐腐蝕速度遠低于Q235 架子管（非鍍鋅），特別是在高鹽分的海邊船廠使用存放，耐腐蝕性表現更為明顯；

⑤ 安全系數高

由于超高強薄壁架子管重量減輕1 倍以上，在搭建、拆卸作業過程當中更加輕巧，能保證施工人員職業健康的同時，提高了安全系數。

3.2 超高強薄壁架子管同Q235A 架子管力學性能對比

根據需求，對壁厚1.3 mm 和1.5 mm 超高強薄壁架子管的屈服強度、抗拉強度、延伸率指標進行實測，并與傳統Q235 A 架子管進行對比，見表2。

表2 超高強薄壁架子管和傳統Q235A 架子管主要力學性能對比表

4 超高強薄壁架子管防腐研究

4.1 超高強薄壁架子管銹蝕情況

沿海修造船廠常年高鹽高濕環境，超高強薄壁架子管樣品在船廠試用存放3 個月后，已經有少量銹蝕產生，見圖1。

圖1 超高強薄壁架子管樣品試用存放銹蝕圖

由于修造船廠的架子管的使用至少要求10 年，為了延長超高強薄壁架子管使用壽命，應加厚壁厚等級，并且需研究對超高強薄壁管進行有效防腐處理。

為此，可借用船廠對Q235 A 架子管采用的防腐工藝（熱鍍鋅）經驗，架子管使用約9年了，防腐效果很好，基本沒有銹蝕。

4.2 超高強薄壁架子管熱鍍鋅前后主要力學性能對比

超高強薄壁架子管經過熱鍍鋅處理（處理溫度約為500 ℃）后，力學性能會下降，作者在相關方和船廠理化室的配合下，測試了超高強薄壁架子管在熱鍍鋅前后的力學性能，見表3。

表3 熱鍍鋅前后主要力學性能對比性能表

4.3 超高強薄壁架子管熱鍍鋅后力學性能滿足使用情況

從表3《熱鍍鋅前后主要力學性能對比表》來看：熱鍍鋅后的超高強薄壁架子管的抗拉強度為1 135 Mpa，為Q235 A 架子管抗拉強度（420 Mpa）的約2.7 倍，超高強薄壁架子管的壁厚（1.8 mm），為Q235 A 架子管壁厚（3.25 mm）的0.55 倍，所以熱鍍鋅超高強薄壁架子管，是完全能夠代替現有Q235A 架子管使用的。

5 超高強薄壁架子管在修造船廠推廣使用的可行性

5.1 超高強薄壁架子管和Q235A 架子管重量、經濟性對比

作者對超高強薄壁架子管和Q235A 架子管重量、經濟性進行了對比分析，見表4。

表4 超高強薄壁架子管和Q235A 架子管重量、經濟性對比分析表

5.2 超高強薄壁架子管在減輕勞動強度、提高生產效率方面的優勢

（1）從表5《超高強薄壁架子管和Q235 A 架子管重量、經濟性對比分析表》的數據看：單位長度超高強薄壁管（1.8 mm）重量為Q235 A 鋼管（3.25 mm）重量的約55%，施工人員的勞動強度大大減??；

（2）經作者粗略測算，相對Q235 A 架子管，使用超高強薄壁架子管施工效率提高約30%。

5.3 超高強薄壁架子管在經濟性方面的優勢

（1）從表5《超高強薄壁架子管和Q235 A 架子管重量、經濟性對比分析表》的數據看，Q235 A 架子管每m3 腳手架材料費用為106.25 元，超高強薄壁架子管費用為73.01 元；

（2）按照一般修造船廠腳手架核算，使用超高強薄壁架子管比Q235 A 架子管可以節約（106.25-73.01）*300 000 米=997.2 萬元；

（3）超高強薄壁架子管熱鍍鋅后，預估使用壽命同Q235A 架子管應該基本一致。

6 結論

本文分析了超高強薄壁架子管在力學性能、輕量化、經濟性、勞動強度、生產效率等方面，綜合優勢遠超過目前在用的傳統Q235 A 架子管。

在修造船廠推廣使用超高強薄壁架子管，可以有效緩解目前船廠架子工勞動強度大、招工難的問題，同時也讓新生代勞動力愿意從事腳手架行業。