电站金属构件制造材料损耗分析

郑必刚

（云南省开远电力修造公司，云南开远661600）?

水电站压力钢管和闸门结构制造加工中钢材的损耗率，虽在有关预算定额和施工手册中有所规定和推荐，但因其分类不细或相互间辐度相差大，或实际供料条件与测算不符等诸多原因，缺乏应用的合理性。尤其是钢材转入市场供货后，仍属供不应求阶段，即是钢厂定货生产也只能满足材质的厚度要求，不能按要求规格供货，有的还必须增供一定比例的短板，这样就增加了制造耗量。为弄清制造加工必需的损耗量，从而在操作中从损耗组成的各方面加以控制，力求备料与用量接近，我们按一般加工工艺结合操作经验，进行一定的计算后，得到了在既定条件下的损耗率，其成果如下：

1 压力钢管各类管形的材料损耗

1.1 直管

（1）找正切割。各种规格的板材在轧制后，都不可能很规则，下料都必须将其找正切割。

一般较规则的板的找正量每侧约5 mm，切割缝3 mm，板宽按1 600 mm计，其损耗率为

板长按6 000 mm计，其损耗率为2×(5+3)/6 000×100%=0.27%。

（2）增设凑合量。安装调正需在定位节之间增设凑合调正节，其长度视管径和轴线长度而定，该增加量计入材料总量内。一般轴线长度在50 m左右，增设300 mm的凑合余量。其损耗增加率为

（3）板头丢料。由于加工用板一般不能按管材需要生产钢板，规范需要纵缝间距必须大于500 mm，因此就容易出现丢头的情况。按每5张钢板可能出现一次丢头而计，其损耗率为

（4）错缝及尺寸限制。由于管道中设有支承环、刚性环、镇墩等固定位置结构，为使环缝距离尺寸足够，往往产生板宽方向的弃料，按30 m弃料300～500 mm一次测算，其损耗率为

结合以上所述，直管的总损耗率为

1.2 弯管

弯管的转弯半径一般取管径的3倍左右，设计管轴线弦长计算重量，而制造放样展开，取最大弦边为板宽取料，二者的差值

另外，直管制造的基本损耗，则弯管制造时用料损耗为22.5%。

1.3 锥管

锥管的展开是扇形，用料是矩形，其展开角一定，在其范围内的损耗也基本确定。板宽的损耗为h/H，板长的损耗率为a/A。

（1）板宽损耗。

an——被展开正锥对应的圆心角；

一般锥管设计的顶角在7°以上，当整锥展开时

一般引水管道锥管直径差200～400 mm，其素线长度为

钢管直径按2 500 mm计算，其损耗率为

（2）板长损耗。

（3）总损耗率。

1.4 岔管

岔管的主体构造为3个锥管，其锥管的锥角均为一般锥管的3～5倍，半锥顶角10°～20°，其损耗计算同前锥管。

1.4.1 板宽损耗

（1）整锥展开弓高。

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

（2）两瓣展开弓高。

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

（3）一般公切球直径为主管的1.2倍，出口直径为公切球的/2倍，直径差Δ γ为

（4）素线长。

（5）整体展开板宽损耗。

（6）两瓣展开板宽损耗。

1.4.2 板长损耗

1.4.3 总损耗率

整锥展开W1=U1+V=(0.327～0.636)+0.15=0.477～0.786

两瓣展开W2=U2+V=(0.11～0.32)+0.15=0.26～0.47

岔管的每锥是被切去一部分后不完善的锥，展开圆心角在180°～360°间，实际单块展开较以上推算结果还偏大，考虑套裁基本能满足，故较老的施工手册损耗为50%～60%还是有依据的。

2 闸门类结构制造的材料损耗

闸门类结构由门叶及埋件组成，一般门叶类占总量的60%～80%，面板占门叶的25%～35%，总体的15%～25%，其制造的损耗组成如下所述。

2.1 找正切割

如前面所述损耗率1%。

2.2 小件切割

为计算的简便，除面板以外的构件统称为“小件”。假设其每小件板尺为300 mm×4 000 mm，每块板材下料5块小件板，其宽度切割损耗率为(3×5+1)/(5×300)=1.1%，长度方向切割损耗率为(2×3)/4 000=0.15%，总损耗率为1.25%。

2.3 丢料

（1）板宽丢料。按每10块小件丢边200 mm计，损耗率为200/(10×300)×100%=6.7%。

（2）板长丢料。按每5块小件丢头500 mm计，损耗率为500/(5×4 000)×100%=2.5%。

（3）丢料损耗率为9.2%。

2.4 异形块件

主梁复板、上下梁复板及各筋肋均为异形构造。以复板“鱼鲫”形为算例，端侧与复中高之比为0.5～1，每侧转折起始点为长度(1/4～1/6)；被切除部分高取0.25，长0.2，其被切除部分占梁的损耗为0.25×0.2×100%=5%。

若异形块件占小件的30%，其占小件损耗率为0.05×0.3×100%=1.5%。

2.5 切割焊收缩

受热一次收缩一次，切割、焊接总收缩率0.3%。

2.6 小件

按占总体的80%，占总体收缩率为

2.7 面板

由于运输的限制，面板宽度在3 m左右，设长度为6 m，施工中拼板及错缝等，板宽度方向平均丢料150 mm，长度方向平均丢料400 mm，其丢料损耗率为

(0.15/3+0.4/6)×100%=11.7%

焊接切割收缩率为0.2%。

面板占总量20%，占总体损耗率为

2.8 总体损耗率为

若是弧形闸门，其门框、纵梁还应有锥管的性质。

3 建议结构制造材料损耗

各构件制造材料损耗形成机理的分析，只是在其材料使用范围内的损耗率，还未考虑尺寸与实际材料不吻合的丢料；另外，在材料使用中“损耗”也能作一些再利用，经综合考虑，建议材料损耗参照表1。

表1 水工金属结构制造材料损耗（%）

4 结束语

按次理论公式计算所得出的材料消耗，与实际制作过程中产生的损耗相吻合，在制定工程材料计划时，通过核定材料的准确耗损量，能有效避免材料行积压和浪费。

[1]DL5017-2007，压力钢管制造安装及验收规范[S].

[2]陈万里.板金工下料基础知识[M].北京：中国建筑工业出版社，1990.