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某厂家水泥管模具的质量问题及改进措施
时间：2016-10-20|阅读：次
一客户从南方某地区购买的悬辊二级管水泥管模具发现有以下质量问题：
1 水泥管模具的质量问题
（1）因水泥管模具外筋板设计布局不太合理，所以在使用过程中造成水泥管模具两端筋板变形，将管模两端的管模圈卡死，使管模拆卸困难，在卸管过程中无法避免对混凝土管本体的损害，造成缺边掉角甚至有纵向裂缝等质量问题。
（2）有些焊缝因原制造厂家在制造时没焊牢，所以经过上述悬辊制管和蒸汽养护工序后，局部焊缝开裂变形的现象比较多。
（3）原制造厂家选用M20的活节螺栓比较小，使用后发现有螺栓螺纹脱扣现象，特别是其活节螺栓活节部位的销轴严格弯曲，如不及时更换，很容易发生螺栓销轴脱销的严重事故。
2 水泥管模具的结构分析
（1）首先对从南方某地区购买的悬辊制管二级管水泥管模具（内径为1500mm，外径为1800mm，长2000mm）进行结构分析，此管模主要是由两个外径为1800mm，厚80mm的管模圈为内衬，将8mm厚的钢板卷成内径1800mm长约2080mm的圆筒，此圆筒在直径处切为两半，用间距大约相同8个M20的活节螺栓将两个半圆筒连接成为一个整圆筒；在此管模圆筒外纵轴向表面（长约2080mm）上，以间距2080/6=347mm设置7个圆环立筋板，其中中间5个由14mm厚，内、外径之差为110mm的钢板制成的圆环，而两端是由16mm厚，内、外直径之差约为130mm的钢板制成的圆环组成；而且此两端16mm厚的圆环立筋板的内圆弧插卡在管模圈外圆弧中间宽约20mm的槽内，使管模圈在管模两端定位。
需要说明的是：（用于定位的）管模圈外圆弧中间凹槽与管模两端圆环立筋板内圆弧插卡的配合间隙，无论其纵轴向和横径向之间隙大小如何，都不是管模圈拆卸困难的主要原因，当其间隙太大时，会造成管模圈定位不牢靠，容易引起产品质量问题和管模圈脱离管模危险事故的发生。
在此管模圆筒外表面横径向，是以圆周每隔30°的角设置由14mm厚，宽110mm的长方形立筋板（12个），其中在设置有活节螺栓部位的长方形立筋板，是由20mm厚，宽约75mm的钢板制成。
3 水泥管模具质量问题的原因分析
在实际制管工艺和工序过程中，水泥管模具承受各种大而复杂的应力，且有时用大锤敲打进行卸管，以及在水泥管模具上有立筋板与内径1800mm的管模圆筒的焊接处，有焊接变形的痕迹。
所以，笔者认为，悬辊轴压力在0.024MPa～0.3MPa范围之间；而以8mm厚的钢板卷成内径1800mm长约2080mm的圆筒管模，是比较合适的，基本满足刚度要求。圆筒外表面横径向，以圆周每隔30°的角设置14mm厚，110mm宽的长方形立筋板（12个），在（应力）强度上和（挠度）刚性上均是安全的。
在此圆筒外纵轴向表面（长约2080mm）上，以间距2080/6=347mm设置7个圆环立筋板，其中中间5个由14mm厚，内、外直径之差为110mm钢板制成的圆环，在（应力）强度上和（挠度）刚性上也均是安全的。
虽然在圆筒外纵轴向表面（长约2080mm）上的两端，由16mm厚，内、外直径之差约为130mm钢板制成圆环立筋板，从计算数据上看，同样在（应力）强度上和（挠度）刚性上均是安全的，但这与实际情况是相反的，即因管模外筋板设计布局不太合理，造成管模两端立筋板变形，卡住管模圈难以拆卸。
这是因为在上述悬辊制管工序中离心力、主轴滚动压力、振动力这三种力的共同作用下使喂入管模内的混凝土密实成型，在此过程中混凝土管模、管模圈和紧固螺栓承受着巨大的冲击压力和拉力。在悬辊制管工序完成后，混凝土管模、管模圈和紧固螺栓还承受着上述巨大冲击压力和拉力的残余力；又由于受到在蒸汽养护工序中混凝土管本身混凝土强度硬化过程中的膨胀力，以及在进行蒸汽养护工序中混凝土管钢模本身金属热胀冷缩的应力，因此残余力、膨胀力和混凝土管模热胀冷缩的应力同时作用在混凝土管模、管模圈和紧固螺栓上，特别是在管模上承受着各种很大而复杂的应力。
所以主要对管模圆筒外表面（长约2080mm）上所有立筋板，不论是纵轴向还是横径向均考虑进行改进。
4 水泥管模具质量问题的改进措施
考虑到如上所说水泥管模具两端外立筋板的厚度16mm已经比较大，为了增加水泥管模具两端外立筋板的刚性，再增加水泥管模具两端外立筋板的厚度，也不能从根本上解决上述问题。
所以，在不大于以上计算应力值并小于以上挠度值的基础上，对管模外筋板进行合理加密，尽力减少其变形量，同时尽力减少钢模的厚度和钢材的使用量。
对原来圆周每隔30°的角设置由14mm厚，110mm宽的长方形立筋板（12个），改为圆周每隔20°的角设置由8mm厚，110mm宽的长方形立筋板（18个）。
特别是靠近连接管模两端横（径）向外立筋板部位的（轴）纵向立筋板再加密一倍，即此处改为圆周每隔10°的角设置由8mm厚，110mm宽的长方形立筋板（36个），这样才有可能达到尽力减少其变形量的目的。
同时对管模圆筒外表面纵轴向设置的圆环立筋板，其中部的5个14mm厚的钢板改为8mm厚的钢板进行设备；对其两端16mm厚的钢板改为14mm厚的钢板进行设置，这样可合理地减少厚钢板的用量，有利于降低成本。
5 结语
从以上计算结果可以看出，在（应力）强度上和（挠度）刚性上均更安全。从而验证了上述改进方案是正确的，可以合理减少厚钢板的使用量，有助于降低成本。
对有些焊缝因原制造厂家在制造时没有焊牢的问题，在质量验怍时要及时补焊修复，确保质量安全。
原制造厂家选用的M20活节螺栓比较小，因此改为M24活节螺栓，并加固了加强螺栓销轴的连接部位，确保了质量安全。
1 水泥管模具的质量问题
（1）因水泥管模具外筋板设计布局不太合理，所以在使用过程中造成水泥管模具两端筋板变形，将管模两端的管模圈卡死，使管模拆卸困难，在卸管过程中无法避免对混凝土管本体的损害，造成缺边掉角甚至有纵向裂缝等质量问题。
（2）有些焊缝因原制造厂家在制造时没焊牢，所以经过上述悬辊制管和蒸汽养护工序后，局部焊缝开裂变形的现象比较多。
（3）原制造厂家选用M20的活节螺栓比较小，使用后发现有螺栓螺纹脱扣现象，特别是其活节螺栓活节部位的销轴严格弯曲，如不及时更换，很容易发生螺栓销轴脱销的严重事故。
2 水泥管模具的结构分析
（1）首先对从南方某地区购买的悬辊制管二级管水泥管模具（内径为1500mm，外径为1800mm，长2000mm）进行结构分析，此管模主要是由两个外径为1800mm，厚80mm的管模圈为内衬，将8mm厚的钢板卷成内径1800mm长约2080mm的圆筒，此圆筒在直径处切为两半，用间距大约相同8个M20的活节螺栓将两个半圆筒连接成为一个整圆筒；在此管模圆筒外纵轴向表面（长约2080mm）上，以间距2080/6=347mm设置7个圆环立筋板，其中中间5个由14mm厚，内、外径之差为110mm的钢板制成的圆环，而两端是由16mm厚，内、外直径之差约为130mm的钢板制成的圆环组成；而且此两端16mm厚的圆环立筋板的内圆弧插卡在管模圈外圆弧中间宽约20mm的槽内，使管模圈在管模两端定位。
需要说明的是：（用于定位的）管模圈外圆弧中间凹槽与管模两端圆环立筋板内圆弧插卡的配合间隙，无论其纵轴向和横径向之间隙大小如何，都不是管模圈拆卸困难的主要原因，当其间隙太大时，会造成管模圈定位不牢靠，容易引起产品质量问题和管模圈脱离管模危险事故的发生。
在此管模圆筒外表面横径向，是以圆周每隔30°的角设置由14mm厚，宽110mm的长方形立筋板（12个），其中在设置有活节螺栓部位的长方形立筋板，是由20mm厚，宽约75mm的钢板制成。
3 水泥管模具质量问题的原因分析
在实际制管工艺和工序过程中，水泥管模具承受各种大而复杂的应力，且有时用大锤敲打进行卸管，以及在水泥管模具上有立筋板与内径1800mm的管模圆筒的焊接处，有焊接变形的痕迹。
所以，笔者认为，悬辊轴压力在0.024MPa～0.3MPa范围之间；而以8mm厚的钢板卷成内径1800mm长约2080mm的圆筒管模，是比较合适的，基本满足刚度要求。圆筒外表面横径向，以圆周每隔30°的角设置14mm厚，110mm宽的长方形立筋板（12个），在（应力）强度上和（挠度）刚性上均是安全的。
在此圆筒外纵轴向表面（长约2080mm）上，以间距2080/6=347mm设置7个圆环立筋板，其中中间5个由14mm厚，内、外直径之差为110mm钢板制成的圆环，在（应力）强度上和（挠度）刚性上也均是安全的。
虽然在圆筒外纵轴向表面（长约2080mm）上的两端，由16mm厚，内、外直径之差约为130mm钢板制成圆环立筋板，从计算数据上看，同样在（应力）强度上和（挠度）刚性上均是安全的，但这与实际情况是相反的，即因管模外筋板设计布局不太合理，造成管模两端立筋板变形，卡住管模圈难以拆卸。
这是因为在上述悬辊制管工序中离心力、主轴滚动压力、振动力这三种力的共同作用下使喂入管模内的混凝土密实成型，在此过程中混凝土管模、管模圈和紧固螺栓承受着巨大的冲击压力和拉力。在悬辊制管工序完成后，混凝土管模、管模圈和紧固螺栓还承受着上述巨大冲击压力和拉力的残余力；又由于受到在蒸汽养护工序中混凝土管本身混凝土强度硬化过程中的膨胀力，以及在进行蒸汽养护工序中混凝土管钢模本身金属热胀冷缩的应力，因此残余力、膨胀力和混凝土管模热胀冷缩的应力同时作用在混凝土管模、管模圈和紧固螺栓上，特别是在管模上承受着各种很大而复杂的应力。
所以主要对管模圆筒外表面（长约2080mm）上所有立筋板，不论是纵轴向还是横径向均考虑进行改进。
4 水泥管模具质量问题的改进措施
考虑到如上所说水泥管模具两端外立筋板的厚度16mm已经比较大，为了增加水泥管模具两端外立筋板的刚性，再增加水泥管模具两端外立筋板的厚度，也不能从根本上解决上述问题。
所以，在不大于以上计算应力值并小于以上挠度值的基础上，对管模外筋板进行合理加密，尽力减少其变形量，同时尽力减少钢模的厚度和钢材的使用量。
对原来圆周每隔30°的角设置由14mm厚，110mm宽的长方形立筋板（12个），改为圆周每隔20°的角设置由8mm厚，110mm宽的长方形立筋板（18个）。
特别是靠近连接管模两端横（径）向外立筋板部位的（轴）纵向立筋板再加密一倍，即此处改为圆周每隔10°的角设置由8mm厚，110mm宽的长方形立筋板（36个），这样才有可能达到尽力减少其变形量的目的。
同时对管模圆筒外表面纵轴向设置的圆环立筋板，其中部的5个14mm厚的钢板改为8mm厚的钢板进行设备；对其两端16mm厚的钢板改为14mm厚的钢板进行设置，这样可合理地减少厚钢板的用量，有利于降低成本。
5 结语
从以上计算结果可以看出，在（应力）强度上和（挠度）刚性上均更安全。从而验证了上述改进方案是正确的，可以合理减少厚钢板的使用量，有助于降低成本。
对有些焊缝因原制造厂家在制造时没有焊牢的问题，在质量验怍时要及时补焊修复，确保质量安全。
原制造厂家选用的M20活节螺栓比较小，因此改为M24活节螺栓，并加固了加强螺栓销轴的连接部位，确保了质量安全。
