Требования к проектированию и процессу изготовления стальной решетки

Конструкция стальной решетки должна соответствовать трем основным принципам: безопасность, применимость и экономичность, сохраняя при этом баланс между структурными характеристиками и практическими потребностями. Во-первых, безопасность является основной предпосылкой, требующей, чтобы решетка выдерживала определенные нагрузки (включая статическую нагрузку, динамическую нагрузку и ударную нагрузку) без деформации, разрушения или разрушения конструкции, а также обеспечивала безопасность персонала и оборудования. Во-вторых, применимость требует, чтобы конструкция соответствовала конкретному сценарию использования с учетом таких факторов, как коррозия окружающей среды, изменения температуры и пространство для установки, чтобы соответствовать функциональным требованиям вентиляции, освещения, дренажа и защиты от скольжения. Наконец, экономия подчеркивает оптимизацию конструкции с учетом обеспечения безопасности и применимости, сокращения отходов материалов и производственных затрат без чрезмерного стремления к перепроектированию.

Материал стальной решетки напрямую влияет на ее коррозионную стойкость, прочность и срок службы и должен выбираться в соответствии с условиями использования и требованиями нагрузки. Распространенные материалы включают углеродистую сталь, нержавеющую сталь и оцинкованную сталь. Для обычных внутренних условий без коррозии или легкой коррозии предпочтительна решетка из углеродистой стали (например, Q235B), которая обладает преимуществами высокой прочности и низкой стоимости; для наружных, влажных, агрессивных сред (например, на химических заводах, в прибрежных районах) рекомендуется использовать решетку из нержавеющей стали (например, 304, 316L) или решетку из углеродистой стали, оцинкованной горячим способом. Нержавеющая сталь обладает превосходной коррозионной стойкостью и долговечностью, а горячее цинкование может образовывать плотный слой цинка на поверхности углеродистой стали, эффективно изолируя воздух и влагу и предотвращая коррозию. Кроме того, материал должен соответствовать соответствующим национальным стандартам, иметь квалифицированный химический состав и механические свойства (такие как предел прочности, предел текучести и удлинение).

Конструктивные размеры стальной решетки в основном включают расстояние между несущими стержнями, расстояние между поперечинами, толщину и высоту несущих стержней, а также общий размер, которые определяются в зависимости от несущей способности и сценария использования.

Несущие стержни являются основными силовыми компонентами стальной решетки, их высоту и толщину необходимо рассчитывать с учетом пролета и нагрузки. Как правило, высота несущих стержней колеблется от 20 до 100 мм, а толщина — от 3 до 10 мм; Расстояние между несущими стержнями обычно составляет 30 мм, 40 мм, 50 мм и т. д., а меньшее расстояние требуется для сценариев с более высокими нагрузками или более высокими требованиями безопасности (например, пешеходные платформы, ступени лестниц) для обеспечения устойчивости и противоскользящих свойств.

Поперечные стержни используются для фиксации несущих стержней и распределения нагрузок. Расстояние между ними обычно составляет 50 мм, 100 мм, 150 мм и т. д. Расстояние не должно быть слишком большим, чтобы избежать изгиба и деформации несущих стержней, и не слишком маленьким, чтобы избежать увеличения производственных затрат и ухудшения вентиляции и дренажа. Поперечины могут быть круглыми, плоскими или скрученными из стали, при этом скрученные стальные поперечины обладают лучшими противоскользящими свойствами и широко используются в пешеходных зонах.

Общий размер стальной решетки должен быть спроектирован в соответствии с местом установки, а длина и ширина должны соответствовать несущей конструкции. Как правило, длина одной стальной решетки не должна превышать 6 метров для облегчения транспортировки и установки; если требуется больший размер, его можно соединить, а положение сращивания должно быть установлено в опорной точке, чтобы обеспечить несущую способность.

Несущая конструкция является основой конструкции стальной решетки, требующей точного расчета максимальной нагрузки, которую может выдержать решетка, включая статическую нагрузку (например, вес оборудования, товаров) и динамическую нагрузку (например, воздействие ходьбы персонала, работу оборудования). Расчет должен соответствовать соответствующим национальным стандартам (таким как GB/T 3270-2015, ASTM A141/A141M), чтобы гарантировать, что прогиб решетки под указанной нагрузкой не превышает допустимое значение (обычно 1/300 пролета).

Кроме того, конструкция безопасности также включает требования по предотвращению скольжения и защите кромок. Для пешеходных платформ и ступеней лестниц поверхность решетки должна быть обработана противоскользящими средствами, например, с использованием крученых стальных поперечин, плоских стальных несущих стержней с тиснением или добавления противоскользящих полос, чтобы предотвратить скольжение персонала; край решетки должен быть снабжен кромочными стержнями (из того же материала, что и несущие стержни), чтобы повысить структурную устойчивость решетки и избежать царапин персонала острыми краями стальных стержней.

Коррозия является основным фактором, влияющим на срок службы стальной решетки, поэтому проектирование защиты от коррозии должно осуществляться в соответствии с условиями окружающей среды. Общие методы защиты от коррозии включают горячее цинкование, холодное цинкование, покраску и выбор материала из нержавеющей стали.

Горячее цинкование является наиболее распространенным методом защиты от коррозии, при котором толщина слоя цинка должна быть не менее 80 мкм (для решеток из углеродистой стали), а слой цинка должен быть однородным, плотным, без пузырей, трещин и отслаивания. Холодное цинкование имеет более тонкий слой цинка (обычно 10-30 мкм) и меньшую коррозионную стойкость, что подходит только для помещений с умеренной коррозией. Окраска подходит для сценариев с особыми требованиями к цвету или временной защитой от коррозии, а краска должна выбираться в соответствии с коррозионной средой (например, антикоррозионная краска для химической коррозии, антикоррозийная краска для обычной влажности), а процесс окраски должен обеспечивать равномерное покрытие и отсутствие отсутствующей краски.

Для сильно агрессивных сред (например, прибрежные районы с высоким содержанием соленых брызг, химические заводы с сильной кислотой и щелочью) для дальнейшего улучшения коррозионной стойкости можно принять решетку из нержавеющей стали или горячеоцинкованный + покрасочный композитный материал.

Сырьевые материалы (несущие стержни, поперечины) должны быть проверены перед обработкой, чтобы убедиться, что их характеристики, свойства материала и качество поверхности соответствуют проектным требованиям. Поверхность стальных прутков не должна иметь ржавчины, масла, рубцов и других дефектов; при наличии ржавчины ее следует удалить пескоструйной обработкой или травлением, чтобы обеспечить прилипание последующего слоя оцинковки или окраски.

Несущие стержни и поперечины необходимо обрезать в соответствии с расчетными размерами, а точность резки должна контролироваться в пределах ± 1 мм. Поверхность разреза должна быть ровной и без заусенцев, которые можно отполировать, чтобы не повлиять на точность и безопасность сборки.

Сборка стальной решетки заключается в закреплении несущих стержней и поперечин в соответствии с расчетным расстоянием для образования регулярной решетчатой ​​конструкции. Распространенные методы сборки включают сварку и фиксацию.

Сварочный узел подходит для решеток из углеродистой стали и решеток из нержавеющей стали. Сварка должна быть прочной, сварной шов — равномерным, без дефектов, таких как шлаковые включения, пористость и трещины. Точка сварки должна быть расположена разумно, обычно через каждые 50-100 мм, а высота сварного шва не должна быть меньше толщины поперечины. После сварки сварной шов следует отполировать, чтобы сделать поверхность гладкой и не ухудшить внешний вид и эффект защиты от коррозии.

Замковая сборка представляет собой метод сборки без сварки, при котором для фиксации поперечины на несущей планке используется запирающее устройство, преимущества которого заключаются в удобной разборке и сборке и отсутствии повреждения слоя цинка. Этот метод подходит для решеток из горячеоцинкованной стали, что позволяет избежать повреждения слоя цинка при сварке и обеспечить устойчивость к коррозии. Фиксирующее устройство должно быть прочным и не болтаться, а расстояние между точками фиксации должно соответствовать расстоянию между точками сварки.

Обработка для защиты от коррозии является важным процессом, обеспечивающим срок службы стальной решетки, и требования к процессу различаются в зависимости от метода защиты от коррозии.

При горячем цинковании: сначала собранная стальная решетка очищается от ржавчины (пескоструйная обработка или травление) для удаления ржавчины, масла и оксидной окалины с поверхности; затем его очищают и сушат, чтобы поверхность была чистой и сухой; наконец, его погружают в цинковую жидкость с температурой 450-480 ℃ для горячего цинкования, а время погружения контролируется в зависимости от толщины стального стержня, чтобы обеспечить соответствие толщины слоя цинка требованиям. После цинкования избыток цинковой жидкости удаляется и охлаждается естественным или принудительным образом с образованием однородного и плотного слоя цинка.

Для покраски: после сборки и удаления ржавчины стальная решетка покрывается грунтовкой и финишным покрытием. Грунтовка используется для усиления сцепления слоя краски со стальной поверхностью, а финишное покрытие – для улучшения коррозионной стойкости и внешнего вида. Окраску следует производить в чистом, сухом и хорошо проветриваемом помещении, толщина каждого слоя краски должна быть одинаковой. После высыхания первого слоя краски наносится второй слой краски, общая толщина слоя краски должна соответствовать проектным требованиям (обычно 80-120 мкм).

После изготовления стальной решетки требуется финишная обработка, включающая обрезку, полировку и очистку. Края решетки следует обрезать, чтобы обеспечить точность общего размера; поверхность следует отполировать для удаления заусенцев, шрамов от сварных швов и неровностей; наконец, его очищают от поверхностной пыли, масла и других загрязнений.

Проверка является последним звеном для обеспечения качества продукции, и элементы проверки включают в себя: проверку материалов (повторная проверка характеристик и свойств материала), проверку размеров (общий размер, расстояние между несущими стержнями и поперечинами, толщину и высоту несущих стержней), проверку несущей способности (имитация фактической нагрузки для проверки прогиба и несущей способности решетки), проверку защиты от коррозии (толщина слоя цинка, толщина слоя краски, качество поверхности слоя защиты от коррозии) и проверку внешнего вида (отсутствие деформации, разрушения, дефектов сварки и дефектов защиты от коррозии). Только продукция, прошедшая все проверки, может покинуть завод.

Конструкция и процесс изготовления стальной решетки тесно связаны с ее производительностью, безопасностью и сроком службы. В процессе проектирования необходимо придерживаться принципов безопасности, применимости и экономичности, разумно выбирать материалы, рассчитывать размеры конструкции, выполнять проектирование несущих конструкций и защиты от коррозии в соответствии со сценарием использования. В производственном процессе необходимо строго контролировать качество сырья, стандартизировать процессы сборки, защиты от коррозии и отделки, а также проводить комплексные проверки, чтобы гарантировать, что стальная решетка соответствует проектным требованиям и потребностям применения.

С непрерывным развитием индустриализации и урбанизации применение стальных решеток будет становиться все более обширным, а к их конструкции и процессу будут предъявляться более высокие требования. Необходимо постоянно оптимизировать схему проектирования, совершенствовать производственный процесс и способствовать высококачественной разработке изделий из стальных решеток.