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摘要：文章通过三辊卷板机滚弧的机理分析，对卷板机滚弧中出现的弧形面波浪现象进行原因分析并提出相应预防措施，对于大罐壁板预制操作中有很好的指导意义。
关键词：卷板；滚弧；波浪现象；预防措施
一、前言
在大型储罐施工中，壁板滚弧预制是一道必不可少的工序；优良的滚弧质量对提高组装时的组对工效与质量、降低组对应力、提高焊缝质量以及大罐的外形质量都有着重要作用。因此壁板的滚弧质量是大罐预制施工中的一项重要质量检查指标，GB50128-2005《立式圆筒形钢制焊接储罐施工及验收规范》中明确规定：壁板滚弧质量用弧形样板检查，其间隙不得大于4mm.
目前在罐体预制过程中，采用三辊卷板机进行壁板滚弧预制是必不可少的一道工序。实践中发现，三辊卷板机在对钢板滚弧预制时，钢板的弧形会呈现出一种规律性的“波浪”现象，此现象将导致钢板弧度的“波谷波峰”弧度不一致，严重时两者相差值达到5mm以上，超过了弧形样板检查的标准控制范围。在此本文采用力学的原理在分析了三辊卷板机的滚弧机理基础上阐释 “波浪”现象产生的原因，从而提出对应的预防及纠正措施。
二、三辊卷板机的滚弧机理
三辊卷板机滚弧时的瞬时静态等同于简支梁的中间施加集中力F/a.如图示
F：卷板机上辊对钢板的总体下压力。
a： 壁板的板宽。
由材料力学可知道，在这种受力情况下，钢板发生最大弯曲变形处是在简支梁的中间，也即卷板机上辊的下压处，可见卷板机滚弧过程中对钢板截面弯曲变形起决定作用处是钢板截面的上辊下压点；当卷板机压棍下压量超过板材的弹性区间就形成了塑性变形。由于钢板的滚弧过程实质是：一个钢板各截面不断经过弯曲化的塑性变形过程，这种每个截面都在经过卷板机上辊下压处的塑性变形达到最大弯曲化的连续过程最终形成了圆弧。
三、 滚弧时“波浪”产生的原因
本文是通过分析发现：“三辊卷板机在滚弧时钢板的弯曲变形是不均匀的”。
由于三辊卷板机滚弧时的瞬时静态相当于简支梁中间施加一集中力的形式，钢板每个截面的最大弯曲变形都应是在它与上辊接触时产生，因而在滚弧过程中钢板每个截面处的弯曲变形量是与上辊对钢板的有效下压量成正比的。由于在实际滚弧过程中钢板会因前一段的弯曲变形而出现部分自然垂下量，这就造成了后一段进入滚弧时卷板机的上辊有效下压量减小的现象，从而出现钢板各段弯曲变形不均匀现象。
静态（一）
静态（二）
从上面卷板机滚弧时的两种静态图可看出：静态（二）由于钢板的前段在部分经过弯曲化而有了部分自身下垂量（T1），在一次卷板操作过程中压辊下压量（L1）不变，钢板的被压变形量（Δ1）只是压辊下压量减去钢板已有下垂量的值即：Δ1=L1-T1 。可见钢板在滚弧过程中会由于前一段的既有弯曲下垂而造成后一段的弯曲变形量减少，从而出现前段变形较大、后段变形较小的现象，即滚弧不均匀现象。为便于叙述，以下把变形较小的段简称为“近直段”，变形较大的段简称为“过弯段”。
再继续深入分析滚弧进程，可看出，随着“过弯段”步出卷板机的两下辊，紧临的“近直段”会使得钢板初始位置逐渐抬升即：钢板自身下垂量T逐渐减小，钢板被压变形量Δ1逐渐加大。这样在“平直段”的后面又会出现一个“过弯段”，而在“过弯段”的后面会再紧临一个平直段，这种“过弯段”、“近直段”交替出现的周期性现象在被滚弧的钢板表面看来形似“波浪”，所以在本文中把它称作“波浪”现象。在97年在一次10000方罐的壁板预制中发生了这一现象。
四、弧形面“波浪”的衰减现象
需要特别指出的是：钢板在滚弧时出现的“波浪”程度是呈衰减状态的。
钢板的“过弯段”、“平直段”并非没有变化。比如起弧时由于钢板属“完全平直状态”，扣除重力下垂因素没有任何自身下垂量，因而开始段的滚弧变形量最大，也就是说“起弧段”属“过弯”最明显段；而紧临的“近直段”并非纯平直，仍有较小的弯曲变形而产生较少的自身下垂量；因而下一个“过弯段”相比较“起弧段”来它的“过弯”情形要少一些，而第二个“平直段”比起第一个“近直段”它的“平直”情形也要少一些；这样，随着滚弧进行，“过弯”与“平直”对比将会越来越不明显，钢板的滚弧“波浪”就出现了衰减现象。
五、“波浪”现象的实际情况与相关因素
曾经在2台10000方罐壁板的预制施工中发现，有些“波浪”现象严重的壁板与弧形样板的间隙高达14㎜，采用普通的“校弧”方法不能消除。
经过理论分析与验证，发现“波浪”现象的严重程度与以下几点密切相关。
1.卷板机的辊轴间距
卷板机辊轴间距越大，产生的“波浪”现象就越明显。
2.被滚弧的钢板壁厚
钢板的壁厚越大，刚性越强，“波浪”出现就越明显。
3.卷板机工作时采用的每次下压量
如一次下压量越大，“波浪”出现也越明显。
4.起弧前是否经过预弯压头
起弧前的预弯可有效的降低“波浪”的剧烈程度。
六、预防及纠正措施
通过以上分析了解了三辊卷板机滚弧时产生的“波浪”现象原因后，虽不能完全消除它，但可以通过一定的预防及纠正措施减弱它的剧烈程度，从而使得滚弧质量处于可控制范围。经过实践证明，以下措施对抑制“波浪”现象很有帮助：
1.选用下辊间距较小的卷板机。
2.滚弧时钢板的第一次下压量尽量小一些，第二次将钢板调头后作深一步的下压滚弧，采用多次滚弧的施工方法可减少波浪现象的剧烈程度。
3.尽量在初始起弧时预制滚弧胎具，采用钢板起弧段“预弯”的方法。
4.在发生波浪形状超标时，可以在胎具弧板上锤击矫正，或则采用校直机进行小幅度压平。
关键词：卷板；滚弧；波浪现象；预防措施
一、前言
在大型储罐施工中，壁板滚弧预制是一道必不可少的工序；优良的滚弧质量对提高组装时的组对工效与质量、降低组对应力、提高焊缝质量以及大罐的外形质量都有着重要作用。因此壁板的滚弧质量是大罐预制施工中的一项重要质量检查指标，GB50128-2005《立式圆筒形钢制焊接储罐施工及验收规范》中明确规定：壁板滚弧质量用弧形样板检查，其间隙不得大于4mm.
目前在罐体预制过程中，采用三辊卷板机进行壁板滚弧预制是必不可少的一道工序。实践中发现，三辊卷板机在对钢板滚弧预制时，钢板的弧形会呈现出一种规律性的“波浪”现象，此现象将导致钢板弧度的“波谷波峰”弧度不一致，严重时两者相差值达到5mm以上，超过了弧形样板检查的标准控制范围。在此本文采用力学的原理在分析了三辊卷板机的滚弧机理基础上阐释 “波浪”现象产生的原因，从而提出对应的预防及纠正措施。
二、三辊卷板机的滚弧机理
三辊卷板机滚弧时的瞬时静态等同于简支梁的中间施加集中力F/a.如图示
F：卷板机上辊对钢板的总体下压力。
a： 壁板的板宽。
由材料力学可知道，在这种受力情况下，钢板发生最大弯曲变形处是在简支梁的中间，也即卷板机上辊的下压处，可见卷板机滚弧过程中对钢板截面弯曲变形起决定作用处是钢板截面的上辊下压点；当卷板机压棍下压量超过板材的弹性区间就形成了塑性变形。由于钢板的滚弧过程实质是：一个钢板各截面不断经过弯曲化的塑性变形过程，这种每个截面都在经过卷板机上辊下压处的塑性变形达到最大弯曲化的连续过程最终形成了圆弧。
三、 滚弧时“波浪”产生的原因
本文是通过分析发现：“三辊卷板机在滚弧时钢板的弯曲变形是不均匀的”。
由于三辊卷板机滚弧时的瞬时静态相当于简支梁中间施加一集中力的形式，钢板每个截面的最大弯曲变形都应是在它与上辊接触时产生，因而在滚弧过程中钢板每个截面处的弯曲变形量是与上辊对钢板的有效下压量成正比的。由于在实际滚弧过程中钢板会因前一段的弯曲变形而出现部分自然垂下量，这就造成了后一段进入滚弧时卷板机的上辊有效下压量减小的现象，从而出现钢板各段弯曲变形不均匀现象。
静态（一）
静态（二）
从上面卷板机滚弧时的两种静态图可看出：静态（二）由于钢板的前段在部分经过弯曲化而有了部分自身下垂量（T1），在一次卷板操作过程中压辊下压量（L1）不变，钢板的被压变形量（Δ1）只是压辊下压量减去钢板已有下垂量的值即：Δ1=L1-T1 。可见钢板在滚弧过程中会由于前一段的既有弯曲下垂而造成后一段的弯曲变形量减少，从而出现前段变形较大、后段变形较小的现象，即滚弧不均匀现象。为便于叙述，以下把变形较小的段简称为“近直段”，变形较大的段简称为“过弯段”。
再继续深入分析滚弧进程，可看出，随着“过弯段”步出卷板机的两下辊，紧临的“近直段”会使得钢板初始位置逐渐抬升即：钢板自身下垂量T逐渐减小，钢板被压变形量Δ1逐渐加大。这样在“平直段”的后面又会出现一个“过弯段”，而在“过弯段”的后面会再紧临一个平直段，这种“过弯段”、“近直段”交替出现的周期性现象在被滚弧的钢板表面看来形似“波浪”，所以在本文中把它称作“波浪”现象。在97年在一次10000方罐的壁板预制中发生了这一现象。
四、弧形面“波浪”的衰减现象
需要特别指出的是：钢板在滚弧时出现的“波浪”程度是呈衰减状态的。
钢板的“过弯段”、“平直段”并非没有变化。比如起弧时由于钢板属“完全平直状态”，扣除重力下垂因素没有任何自身下垂量，因而开始段的滚弧变形量最大，也就是说“起弧段”属“过弯”最明显段；而紧临的“近直段”并非纯平直，仍有较小的弯曲变形而产生较少的自身下垂量；因而下一个“过弯段”相比较“起弧段”来它的“过弯”情形要少一些，而第二个“平直段”比起第一个“近直段”它的“平直”情形也要少一些；这样，随着滚弧进行，“过弯”与“平直”对比将会越来越不明显，钢板的滚弧“波浪”就出现了衰减现象。
五、“波浪”现象的实际情况与相关因素
曾经在2台10000方罐壁板的预制施工中发现，有些“波浪”现象严重的壁板与弧形样板的间隙高达14㎜，采用普通的“校弧”方法不能消除。
经过理论分析与验证，发现“波浪”现象的严重程度与以下几点密切相关。
1.卷板机的辊轴间距
卷板机辊轴间距越大，产生的“波浪”现象就越明显。
2.被滚弧的钢板壁厚
钢板的壁厚越大，刚性越强，“波浪”出现就越明显。
3.卷板机工作时采用的每次下压量
如一次下压量越大，“波浪”出现也越明显。
4.起弧前是否经过预弯压头
起弧前的预弯可有效的降低“波浪”的剧烈程度。
六、预防及纠正措施
通过以上分析了解了三辊卷板机滚弧时产生的“波浪”现象原因后，虽不能完全消除它，但可以通过一定的预防及纠正措施减弱它的剧烈程度，从而使得滚弧质量处于可控制范围。经过实践证明，以下措施对抑制“波浪”现象很有帮助：
1.选用下辊间距较小的卷板机。
2.滚弧时钢板的第一次下压量尽量小一些，第二次将钢板调头后作深一步的下压滚弧，采用多次滚弧的施工方法可减少波浪现象的剧烈程度。
3.尽量在初始起弧时预制滚弧胎具，采用钢板起弧段“预弯”的方法。
4.在发生波浪形状超标时，可以在胎具弧板上锤击矫正，或则采用校直机进行小幅度压平。