16mn合金管-聊城國(guó)通管業(yè)(圖)

      在重型裝備制造領(lǐng)域，超重超大型16mn合金管的重量往往達(dá)數(shù)百噸，甚至更大。采用傳統(tǒng)的整體制造方法存在風(fēng)險(xiǎn)大、成本高、運(yùn)輸和吊裝難度大等缺陷，于是提出了重型承載結(jié)構(gòu)的剖分一組合設(shè)計(jì)制造思想，即將無(wú)法制造的重型承載件剖分為若干子件，然后以某種連接方式組合成為一個(gè)整體，以降低制造難度。

       剖分后各子件的制造難度大大降低，子件間的組合連接問(wèn)題成為剖分一組合結(jié)構(gòu)能否實(shí)現(xiàn)的核心問(wèn)題。傳統(tǒng)的16mn合金管的連接方式為機(jī)械連接和冶金結(jié)合。前者在連接螺紋、鍵孔和銷孔處產(chǎn)生應(yīng)力集中區(qū)，易發(fā)生疲勞破壞；后者主要是焊接，大斷面結(jié)枃的焊接質(zhì)量控制及焊后熱處理較為困難。通過(guò)自然界中大量的坎合現(xiàn)象，提出了采用預(yù)應(yīng)力坎合結(jié)構(gòu)來(lái)解決剖分子件間的連接問(wèn)題自然界中存在形形色色的坎合現(xiàn)象。

       例如，藤蔓植物爬墻虎通過(guò)向表面凹處生長(zhǎng)，可以準(zhǔn)確地生成一個(gè)表面輪廓并硬化，使得植物表面和其他表面形成互鎖，并牢固地連接在一起；植物豬秧果實(shí)的表面有鉤子狀的組織，鉤子接觸動(dòng)物絨毛然后互鎖，產(chǎn)生較為牢固的連接力；壁虎則是通過(guò)腳爪底部帶有的200萬(wàn)根具有柔韌性的絨毛以及每根絨毛上的10萬(wàn)多根微剛毛和接觸表面形成互鎖，利用產(chǎn)生的連接力在玻璃或墻壁面上行走的。

被測(cè)16mn合金管三維測(cè)量數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)處理，終目的是建立CAD模型，以便在通用的CAD系統(tǒng)中進(jìn)行修改設(shè)計(jì)和創(chuàng)新設(shè)計(jì)。測(cè)量數(shù)據(jù)的CAD反向建模技術(shù)，包括測(cè)量點(diǎn)云數(shù)據(jù)的分割、曲面擬合和重構(gòu)等內(nèi)容。

（1）測(cè)量點(diǎn)云數(shù)據(jù)的分割。一個(gè)物體很難只用一個(gè)曲面數(shù)學(xué)模型表示，必須將點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行分割（分塊），形成多個(gè)曲面模型，然后將分塊的曲面模型進(jìn)行光滑的連接（縫合），構(gòu)成被測(cè)16mn合金管的整體曲面模型。測(cè)量數(shù)據(jù)分割原則是：要求數(shù)據(jù)塊的凸凹性一致，曲面重構(gòu)時(shí)態(tài)性較好。常用的數(shù)據(jù)分割方法有：基于曲率法（規(guī)則數(shù)據(jù)分割）、基于邊界特征法（散亂數(shù)據(jù)分割）、基F面特征法（散亂數(shù)據(jù)分割）。

（2）曲面擬合和重構(gòu)。曲面模型重構(gòu)，一般采用通用的曲面模型圖形標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行重構(gòu)，常用的圖形表達(dá)方法有Bezier、B樣條、NURBS、三角Bezier等。常用的曲面重構(gòu)方法有點(diǎn)一面曲面擬合方式、輪廓母線回轉(zhuǎn)法等，曲面重構(gòu)時(shí)，根據(jù)重構(gòu)曲面的特征選擇使用。

16mn合金管耐大氣腐蝕高強(qiáng)度低合金鋼比高強(qiáng)度低合金鋼昂貴。這些鋼適合用于外露（無(wú)涂層）狀態(tài)，因?yàn)楸┞对跇?biāo)準(zhǔn)大氣中時(shí)，鋼材表面上會(huì)生成一層牢固附著的氧化物，可以防止鋼材進(jìn)一步氧化。

由于采用這些16mn合金管而節(jié)省下來(lái)的維護(hù)費(fèi)往往可以抵償較高的成本費(fèi)用。設(shè)計(jì)人員在將這些鋼材用于外露（無(wú)涂層）狀態(tài)之前，應(yīng)向生產(chǎn)公司咨詢有關(guān)這些鋼材的耐腐蝕性能及限制條件。16mn合金管暴露于大氣腐蝕較嚴(yán)重的環(huán)境中時(shí)，其在有涂層狀態(tài)下使用可使涂層壽命高于用其它結(jié)構(gòu)鋼。應(yīng)該注意的是，A588鋼除了其耐大氣腐蝕的能力外，它還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，即它是所列鋼材中可按厚板≤4英寸時(shí)計(jì)算屈服應(yīng)力為50ks供應(yīng)的“軋態(tài)”結(jié)構(gòu)鋼。在建筑結(jié)構(gòu)中有幾種不同類型的結(jié)構(gòu)，如鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、磚石結(jié)構(gòu)、木結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)。

和其他類型的結(jié)構(gòu)相比，鋼結(jié)構(gòu)具有重量輕，16mn合金管，安全可靠和建造時(shí)工業(yè)化程度高等一系列優(yōu)點(diǎn)。但是長(zhǎng)期以來(lái)鋼材一直是國(guó)家的緊缺物資，因此鋼結(jié)構(gòu)的可用范圍雖然十分廣泛，而具體應(yīng)用時(shí)卻受到嚴(yán)格限制。