超高强薄壁架子管在修造船厂的应用

杨永义

（友联船厂（蛇口）有限公司，深圳 518054）

1 前言

修造船厂在日常生产过程中，通常都需要搭建大量的脚手架，服务其他主体工程，使其能够更好完成施工。目前广泛使用的传统钢质（普通Q235A）脚手架存在如下缺点：材料较重、施工人员劳动强度大、施工效率低、施工人员疲劳导致的安全风险增加等，因此需要对脚手架材料进行轻量化改进。

经过调研，使用超高强薄壁架子管替代传统的普通镀锌钢管，无论在脚手架材料重量、施工人员劳动强度、施工效率等方面，都明显优于传统的普通钢管脚手架。

使用超高强薄壁架子管（壁厚约1.8 mm），可将架子管的重量减少约1 倍，使架子工的劳动强度减少，脚手架搭建效率提高约30%，同时也让新生代劳动力愿意从事脚手架行业。

2 传统的钢质（Q235 A）脚手架管概况

2.1 质量标准、尺寸要求、力学性能

质量标准：脚手架钢管采用GB/T 13793-2008 直缝电焊钢管 或 GB/T 3091-2008 低压流体输送用焊接钢管中规定的普通钢管，其质量符合GB/T 700-2006 碳素结构钢中Q235-A 级钢的规定；钢管材质检验方法符合GB/T 228 金属-拉伸尺寸的有关规定。

尺寸要求：钢管外径48 mm，壁厚3.25 mm 或3.5 mm。

力学性能：钢管材料屈服强度约330 MPa，抗拉强度约420 MPa，断后延伸率约为30%。

2.2 主要缺点

热镀锌Q235A 普通钢管脚手架架子管，外径48 mm、壁厚3.25 mm / 3.5 mm、6 m 钢管的重量约为24 kg。

脚手架的搭建是一个复杂的过程，除了必须满足搭建安全、稳定性，还需根据所要搭建的施工部位和施工顺序，采用针对性的搭建方式，以免造成磕碰船体、油漆修补或影响施工导致拆卸重新搭建。由于架子管较重，搬运、搭建、拆架比较费劲，影响架子管搭建的效率。

3 超高强薄壁架子管与传统（Q235A）架子管的力学性能对比

3.1 超高强薄壁架子管概况

采用新型轻量化的脚手架管，不仅能提高施工安全性、可靠性，同时搭建、拆卸速度也明显提高，在很大程度上节省钢材的使用，降低使用成本。

表1 为浙江某公司生产的超高强薄壁架子管的主要力学性能。

表1 超高强薄壁架子管主要力学性能

从表1 可知，超高强薄壁架子管与普通热镀锌架子管相比，屈服强度达到了1 000 MPa 以上，约提高了4 倍，同时延展性和可焊接性能并没有受到影响，相关重要指标没有明显下降，同时，所需的材料可以大幅减少，不但节约了成本，而且减轻了施工人员的劳动强度。

（1）目前主要应用行业

目前主要应用在建筑类施工脚手架搭设，如浙江省和江苏省的建筑工地，特别是江苏省淮安市住建局组织专家对该企业生产超高强薄壁架子管进行过专家论证，并建议在建筑行业推广使用。

（2）超高强薄壁架子管的优点

① 强度高

Q235 架子管抗拉强度约为420 MPa、屈服强度约为330 MPa，外径48 mm、壁厚3.6 mm，整管垂直抗压在11 t 以下；超高强薄壁架子管抗拉强度约为1 350 MPa、屈服强度约为1 000 MPa，外径48 mm、壁厚1.3 mm，整管垂直抗压能力可达20 t 以上，约为Q235 架子管的2 倍；

② 重量轻

Q235 架子管（外径48 mm、壁厚3.6 mm）6 m 重量为23 kg,超高强薄壁架子管（外径48mm、壁厚1.3 mm）6 m 重量为8.98 kg，Q235 架子管的重量为超高强薄壁架子管重量的2.56 倍；

③ 成本低

超高强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 使用寿命长

由于超高强薄壁架子管在其成分里含有大量锰、镍、硼等合金成分，其耐腐蚀速度远低于Q235 架子管（非镀锌），特别是在高盐分的海边船厂使用存放，耐腐蚀性表现更为明显；

⑤ 安全系数高

由于超高强薄壁架子管重量减轻1 倍以上，在搭建、拆卸作业过程当中更加轻巧，能保证施工人员职业健康的同时，提高了安全系数。

3.2 超高强薄壁架子管同Q235A 架子管力学性能对比

根据需求，对壁厚1.3 mm 和1.5 mm 超高强薄壁架子管的屈服强度、抗拉强度、延伸率指标进行实测，并与传统Q235 A 架子管进行对比，见表2。

表2 超高强薄壁架子管和传统Q235A 架子管主要力学性能对比表

4 超高强薄壁架子管防腐研究

4.1 超高强薄壁架子管锈蚀情况

沿海修造船厂常年高盐高湿环境，超高强薄壁架子管样品在船厂试用存放3 个月后，已经有少量锈蚀产生，见图1。

图1 超高强薄壁架子管样品试用存放锈蚀图

由于修造船厂的架子管的使用至少要求10 年，为了延长超高强薄壁架子管使用寿命，应加厚壁厚等级，并且需研究对超高强薄壁管进行有效防腐处理。

为此，可借用船厂对Q235 A 架子管采用的防腐工艺（热镀锌）经验，架子管使用约9年了，防腐效果很好，基本没有锈蚀。

4.2 超高强薄壁架子管热镀锌前后主要力学性能对比

超高强薄壁架子管经过热镀锌处理（处理温度约为500 ℃）后，力学性能会下降，作者在相关方和船厂理化室的配合下，测试了超高强薄壁架子管在热镀锌前后的力学性能，见表3。

表3 热镀锌前后主要力学性能对比性能表

4.3 超高强薄壁架子管热镀锌后力学性能满足使用情况

从表3《热镀锌前后主要力学性能对比表》来看：热镀锌后的超高强薄壁架子管的抗拉强度为1 135 Mpa，为Q235 A 架子管抗拉强度（420 Mpa）的约2.7 倍，超高强薄壁架子管的壁厚（1.8 mm），为Q235 A 架子管壁厚（3.25 mm）的0.55 倍，所以热镀锌超高强薄壁架子管，是完全能够代替现有Q235A 架子管使用的。

5 超高强薄壁架子管在修造船厂推广使用的可行性

5.1 超高强薄壁架子管和Q235A 架子管重量、经济性对比

作者对超高强薄壁架子管和Q235A 架子管重量、经济性进行了对比分析，见表4。

表4 超高强薄壁架子管和Q235A 架子管重量、经济性对比分析表

5.2 超高强薄壁架子管在减轻劳动强度、提高生产效率方面的优势

（1）从表5《超高强薄壁架子管和Q235 A 架子管重量、经济性对比分析表》的数据看：单位长度超高强薄壁管（1.8 mm）重量为Q235 A 钢管（3.25 mm）重量的约55%，施工人员的劳动强度大大减小；

（2）经作者粗略测算，相对Q235 A 架子管，使用超高强薄壁架子管施工效率提高约30%。

5.3 超高强薄壁架子管在经济性方面的优势

（1）从表5《超高强薄壁架子管和Q235 A 架子管重量、经济性对比分析表》的数据看，Q235 A 架子管每m3 脚手架材料费用为106.25 元，超高强薄壁架子管费用为73.01 元；

（2）按照一般修造船厂脚手架核算，使用超高强薄壁架子管比Q235 A 架子管可以节约（106.25-73.01）*300 000 米=997.2 万元；

（3）超高强薄壁架子管热镀锌后，预估使用寿命同Q235A 架子管应该基本一致。

6 结论

本文分析了超高强薄壁架子管在力学性能、轻量化、经济性、劳动强度、生产效率等方面，综合优势远超过目前在用的传统Q235 A 架子管。

在修造船厂推广使用超高强薄壁架子管，可以有效缓解目前船厂架子工劳动强度大、招工难的问题，同时也让新生代劳动力愿意从事脚手架行业。