Estructuras de la red de esfera soldada — Construido para una rigidez permanente

Cuando una estructura debe permanecer durante 50 años bajo pesadas cargas industriales, ciclos térmicos y actividad sísmica, las conexiones con perforaciones introducen una variable que las conexiones soldadas eliminan: el riesgo de aflojarse de perforaciones.

200 milT de la
Capacidad anual
100+
Patentes obtenidas
50+
Ingenieros de I+D
6
Las principales cualificaciones
1999
Ingeniería desde
La diferencia Permanent

Soldados para la vida: por qué se soldan los batidos monolíticos en aplicaciones pesadas

Las estructuras de la red de esfera boltada se destacan cuando la velocidad, la transportabilidad y el desmonte futuro son importantes. techo permanente de carga pesada que deben llevar cargas concentradas, sobrevivir décadas de ciclismo térmico y resistir fuerzas sísmicas sin ningún mantenimiento de conexión las redes de esferas soldadas son la opción de ingeniería.

La diferencia fundamental se encuentra en el nodo. Un nodo de esfera con perforación se basa en perforaciones de alta resistencia enfermentadas en esferas de acero forjadas. Cada conexión con perforación es un elemento de mantenimiento, debe ser inspeccionado, y si la carga previa ha caído, se reajusta. En una red con 2.000 nodos, eso es 2.000 puntos de falla potenciales.

A nodo de esfera soldada El tubo de acero se une a la esfera por una soldadura de fondo de penetración completa. Una vez soldada, la conexión se convierte en parte de la esfera misma un camino de acero continuo sin interfaz mecánica para aflojar, sin precarga para perder, sin gafas para degradar. El nodo es tan permanente como el acero de que se hace.

Por ello, las redes de esferas soldadas se especifican para los cobertizos de carbón de las centrales eléctricas, los talleres industriales pesados y las estructuras en zonas sísmicas donde la integridad de la conexión bajo carga cíclica no es una cuestión de mantenimiento sino de supervivencia.

Interior real del techo de la red de acero soldado con conexiones continuas de nodos
Descripción técnica

¿Qué es una estructura de red de esfera soldada?

Una cuadrícula de esfera soldada es un sistema de estructura espacial donde los tubos de acero se conectan en nodos formados por esferas de acero huecas, con cada unión de tubo a esfera ejecutada como una soldadura de penetración completa.

La cuadrícula de esfera soldada comparte la misma topología espacial que su contraparte enboltada una red de tubos de acero dispuestos en módulos triangulados (típicamente cuadrado en cuadrado, cuadrado en diagonal o pirámides triangulares) que distribuyen cargas a través de fuerzas de miembros axiales en lugar de doblarse. Lo que cambia es el nodo.

En un sistema de esferas soldadas, cada nodo se compone de un Esfera hueca de acero Los tubos de acero se encuentran en la superficie de la esfera en ángulos de ingeniería, y cada extremo del tubo se prepara con un surco bevel para permitir una soldadura de fondo de penetración completa directamente a la cáscara de la esfera.

Como no hay agujeros de perforación, placas de sellado y conexiones de hilo, el nodo es un conjunto de acero monolitico. La cáscara de esfera, el metal soldado y la pared del tubo forman una ruta de carga continua. Esto proporciona varias ventajas estructurales:

  • Rigididad de los nodos más alta las articulaciones soldadas se acercan a la fijación total, aumentando la resistencia de la red a la inclinación y a las vibraciones
  • Capacidad de carga mayor por nodo la sección transversal de soldadura puede ser mayor que una palanca de perforación, transferir más fuerza por conexión
  • No hay relajación de perforación El ciclo térmico y las vibraciones no pueden reducir la rigidez de la conexión con el tiempo
  • Mantenimiento a largo plazo simplificado No se requiere un programa de inspección del par del tornillo; solo inspección visual de soldadura por horario de mantenimiento
Instalación de fabricación Permanent Steel Structure para la fabricación de redes de esferas soldadas con equipos CNC

Construcción de la Esfera

  • Cuerpo de esfera: Dos hemisferios de las placas de acero, prensadas a caliente de las placas Q355B / Q345B, típicamente de 424 mm de espesor de pared
  • Soldadura ecuatorial: Soldadura de trasero de penetración completa que une los dos hemisferios, probada por ultrasonido
  • Conexión de tubo: Soldadura de penetración completa de la zanja de la bola directamente a la superficie de la cáscara de la esfera
  • Norma de soldadura: GB 50661 / AWS D1.1, soldadores cualificados, controlados por WPS
  • NDT: Pruebas por ultrasonido (UT) 100% de las soldas estructurales por GB/T 11345
Comparación técnica

Grilla de Esfera Soldada vs. Boltada: Elegir el sistema adecuado

La elección entre redes de esfera soldadas y cerradas no es una cuestión de cuál es mejor es una cuestión de cuáles requisitos estructurales rigen el proyecto.

Parámetro Red de Esfera Soldada Red de Esfera Boltada
Tipo de nodo Esfera hueca de acero, dos hemisferios soldados Esfera de acero forjada, agujeros de hilo perforados por CNC
Método de conexión Soldadura de traseros de penetración completa 10.9S paralizas de alta resistencia a través del cono de sellado
Rigidez de los nodos Aproximación a la fijación total (monolítico) Semi-rigido (poder de deslizamiento de los pernos bajo una carga extrema)
Rango de duración típico 40120m (carga pesada) 30150m (carga más ligera)
Consumo de acero 2540 kg/m2 1530 kg/m2
Velocidad de montaje Más lento (se requiere soldadura en el campo) Rápido (abolta, sin soldadura de campo)
Desmontaje No práctico (las juntas soldadas son permanentes) Desmontables y reubicables
Mantenimiento a largo plazo Solo inspección visual de soldadura Se requiere un programa de verificación del par de frenado
Aplicación ideal Techos pesados permanentes, centrales eléctricas, zonas sísmicas Estructuras transportables, techos temporales, despliegue rápido

En la práctica, muchas estructuras de gran luz utilizan una enfoque híbridoLas redes de esferas enbolzadas para el área principal del techo (para la velocidad y la eficiencia en el peso) con conexiones soldadas en los nodos críticos de transferencia de carga (donde se requiere una rigidez máxima). Conozca nuestras capacidades de red de esferas en perforación

Proceso

Proceso de fabricación: desde la placa de acero hasta el nodo de prueba por ultrasonido

Cada red de esferas soldadas que fabricamos sigue un proceso controlado de seis etapas con pruebas no destructivas en cada etapa de soldadura.

Taller de fabricación de estructuras de acero que muestra estaciones de soldadura y equipos de corte CNC para la producción de redes
  1. 1 Modelado estructural en 3D y diseño de nodos
    La cuadrícula se modela en software estructural espacial con todas las cargas de carga. Las fuerzas de conexión de cada nodo determinan el grosor de la pared de la esfera, la geometría de la concha de soldadura y la preparación de los extremos del tubo.
  2. 2 Presión de la esfera del hemisferio
    La placa de acero (Q355B / Q345B, 424mm) se presiona caliente en hemisferios utilizando matrices hidráulicas de formación. La precisión dimensional del hemisferio presionado afecta directamente a la calidad de la soldadura. Las esferas tienen típicamente un diámetro de 180500mm para aplicaciones de la red.
  3. 3 Finalización de soldadura y esfera ecuatoriales
    Los dos hemisferios están unidos por una soldadura de fondo de penetración completa en el ecuador mediante soldadura de arco sumergido (SAW) o soldadura de arco de arco con flujo protegido por gas (FCAW-G). La soldadura ecuatorial se prueba por ultrasonido por GB/T 11345 antes de que la esfera entre en la soldadura de tubos.
  4. 4 La preparación de tubos CNC y las tuberías de corte
    Los tubos de acero Q355B se cortan a la longitud de diseño en líneas de sierra de banda CNC automatizadas. Los extremos del tubo están agujerados con bevel en el ángulo específico requerido por la geometría de cada nodo.
  5. 5 Soldadura de tubo a esfera
    Los tubos se instalan en la esfera en el ángulo diseñado y se soldan con soldas de soltura con bucle de bucle de penetración completa utilizando WPS calificado.
  6. 6 Prueba de ultrasonido y anticorrosia 100%
    Cada soldadura estructural se prueba por ultrasonido por GB/T 11345. Las soldadas defectuosas se muelen y se vuelven a soldar con una nueva prueba. Después de la eliminación de NDT, la red recibe un tratamiento anticorrosivo: limpieza por explosión abrasiva a Sa2.5, seguido de primeras ricas en zinc epoxi + capa superior de poliuretano calificada para el entorno de servicio (C3C5).
Aplicaciones

Donde las redes de esferas soldadas son la respuesta de ingeniería

Cada aplicación a continuación representa un desafío estructural en el que las conexiones soldadas no se especifican por preferencia sino por requisito las conexiones en cerradura introducirían riesgos de mantenimiento o fiabilidad inaceptables.

Edificio industrial de centrales eléctricas con estructura de tejado de red de esfera soldada de trabajo pesado Las centrales eléctricas

Los cobertizos de carbón de la central eléctrica

El reto: Los almacenes de carbón en las centrales térmicas deben tener una extensión de 90120m para acomodar los recolectores de apiles. El ambiente es agresivamente corrosivo polvo de carbón, compuestos de azufre y superficies de acero de ataque de humedad continuamente. Las vibraciones de las máquinas y los sistemas transportadores se transmiten a la estructura del techo.

Por qué se soldan: Las conexiones con soldadura en un entorno corrosivo y de alta vibración requieren una inspección periódica del par un programa de mantenimiento que es difícil de ejecutar en un techo de 30 m sobre el manejo del carbón activo. Los nodos de soldadura eliminan completamente esta carga de mantenimiento. La soldadura monolítica también proporciona una mejor resistencia a la corrosión que una unión con soldadura con grietas donde la humedad y el cloruro pueden acumularse.

Edificio de talleres industriales pesados con estructura de techo de red soldada de acero Industria pesada

Talleres industriales pesados

El reto: Los talleres de aceleradores, plantas de cemento y montaje de maquinaria pesada transportan cargas concentradas de grúas aéreas (50200 t de capacidad), equipos de procesamiento suspendidos del techo y cargas potenciales de impacto por el manejo de materiales.

Por qué se soldan: Los nodos de soldadura se acercan a la plena fijación, distribuyendo las cargas concentradas de manera más efectiva en la topología de la red y proporcionando amortiguación inherente contra las cargas dinámicas de la grúa.

Diagrama de la estructura de la red de esfera soldada resistente a los sismos para las zonas sísmicas Zonas sísmicas

Estructuras de las zonas sísmicas

El reto: En las regiones con intensidades sísmicas de diseño de 79 grados (GB 18306), las estructuras de tejado de la rejilla deben sobrevivir a una carga cíclica que invierte la tensión y la compresión en los miembros varias veces por evento.

Por qué se soldan: Una soldadura de penetración completa no tiene interfaz mecánica para aflojarse bajo carga inversa. La conexión se comporta de manera elástica a través del material de acero en sí, con la vida útil de la fatiga regida por las propiedades del metal base en lugar de la retención de precarga del tornillo. Las redes de soldadura son el sistema preferido cuando el rendimiento sísmico por GB 50011 rige el diseño de la conexión.

Especificaciones

Las especificaciones técnicas de la red de esfera soldada

Material de tubos de acero Q355B / Q345B (fuerza de rendimiento ≥ 355 MPa)
Material de esfera Placas de acero Q355B / Q345B, hemisferios a presión caliente
Diámetro de la esfera 180500mm (intervalo estándar); tamaños personalizados disponibles
espesor de la pared de la esfera 424mm (determinado por las fuerzas de los nodos)
Intervalo de diámetro del tubo φ60φ219mm (estándar); tamaños más grandes para los nodos de carga pesada
Proceso de soldadura SAW (equatorial), FCAW-G o GMAW (tubo a esfera), ranura de bisel de penetración completa
Norma de soldadura GB 50661 / AWS D1.1, WPS y PQR calificados
Pruebas no destructivas Prueba por ultrasonido (UT) 100% por GB/T 11345, aceptación de grado II
Rango de duración típico 40120m (red soldada bajo carga pesada)
Consumo de acero 2540 kg/m2 (dependiendo de la extensión y la carga)
Sistema anticorrosivo Limpieza por explosión Sa2.5 + primer rico en zinc epoxi + revestimiento superior de poliuretano (C3C5)
Códigos de diseño GB 50017, JGJ 7, GB 50009, AISC 360 (a petición)
Diez tecnologías de fabricación centrales de Permanent Steel Structure, incluida la fabricación de redes soldadas
Nuestras capacidades

Fabricación de redes de soldadura en cadena industrial desde 1999

La fabricación de redes de esferas soldadas es una de nuestras 10 tecnologías de fabricación centralesNo subcontratamos prensado de esfera, soldadura o NDT. Cada etapa desde la adquisición de placas de acero hasta el revestimiento final anticorrosión ocurre dentro de nuestra base de fabricación de 100.000 m2 en Xuzhou.

Nuestra capacidad anual de 200 mil toneladas de estructuras de acero y 6 cualificaciones nacionales de alto nivel nos permiten entregar proyectos de redes de soldadura de cualquier escala. Nuestros ingenieros de I+D y más de 100 patentes incluyen innovaciones en tecnología de soldadura de esferas, control de la distorsión de soldadura y sistemas de escaneo ultrasonido automatizados.

Cuando especifica una red de esfera soldada de Permanent Steel, no está comprando acero por tonelada, sino un sistema estructural de ingeniería de un fabricante que ha estado construyendo estructuras de acero durante más de 25 años con un récord mundial de 229 m de luz de estructura de cuerdas de viga en nuestra cartera de proyectos.

Ver Capacidades de fabricación →   Nuestras cualificaciones

Datos técnicos

Las especificaciones del sistema de redes de esfera soldada

Parámetro Red de luz Medios de red Cuadrícula pesada
Diámetro de la esfera Φ200300mm Φ300500mm Φ500800mm
Diámetro del tubo Φ60114mm Φ114180mm Φ180325mm
Pared del tubo 3,0 mm 5,010,0mm 10,0 20,0 mm
Grado de acero Q235B/Q355B Q355B Q355B/Q390B
Duración típica 20 40 m 40 80 m 60 a 120 m
Profundidad de la rejilla 1,53,0 m 3,0 a 5,0 m 4,0 m
Capacidad de carga 1,02,5 kN/m2 2,54,5 kN/m2 4,08,0 kN/m2
Nivel de NDT UT 20% Gr.II UT 100% Gr.II UT 100% Gr.I + RT 10%
Garantizar la calidad

Calidad de soldadura de esfera y pruebas de ultrasonido

En una rejilla de esfera soldada, la soldadura esfera-tubo es la conexión más crítica de toda la estructura.

Calidad de fabricación de esferas

Cada esfera soldada se fabrica a partir de dos hemisferios de acero presionados a partir de una placa de acero y unidos por una soldadura circunferencial de plena penetración.

  • Verificación del material de placa: Certificado de ensayo de molino revisado para la resistencia al rendimiento, resistencia a la tracción y alargamiento por GB/T 1591
  • Formación del hemisferio: De forma de prensa a partir de placas; adelgazamiento de paredes en el ecuador < 10% del grosor nominal
  • Soldadura ecuatorial: Soldadura de SAW o GMAW de penetración completa que une los dos hemisferios; 100% UT probada por GB/T 11345 Grado II
  • Verificación de dimensiones: Diámetro de esfera dentro de ±1,5 mm; esféricidad (fuera de redonda) < 1,5 mm
  • Preparación de soldadura: Ángulo de la corteza 60±5°; cara de la raíz 12mm; espacio de raíz 34mm para una penetración completa

Soldadura de esfera a tubo

La conexión entre el miembro del tubo de acero y la esfera es el corazón estructural de la red. El extremo del tubo se desliza y se soldan directamente a la superficie de la esfera.

  • Preparación de las extremidades del tubo: Cortes con bisel CNC con ángulo bisel 3035° para soldadura de ranura de penetración completa
  • Inspección de ajuste: La distancia entre las raíces 35 mm; el eje del tubo alineado con el centro de la esfera dentro de ±1°
  • Soldadura: Soldadura de múltiples pasos GMAW con precalentamiento (100 °C para pared de tubo ≥ 8 mm)
  • Inspección de las UT: 100% de las soldas de esfera a tubo por ultrasonido probadas por GB/T 11345 Grado II (Grado I para estructuras sísmicas críticas)
  • Inspección visual: Profiles de soldadura, corte inferior, porosidad de superficie por criterios de aceptación de GB 50661

Prueba de carga de la estructura completa

Para aplicaciones críticas (barcas de carbón de centrales eléctricas, talleres industriales pesados en zonas sísmicas), realizamos ensayo de carga a gran escala de los paneles de red de prototipo:

  • Configuración de prueba: Se ensambla un panel de red representativo (normalmente 3×3 calas) en un marco de ensayo con accionadores de carga hidráulica
  • Secuencia de carga: Carga incremental a 0,5×, 0,75×, 1,0× de diseño, con medición de la desviación en cada etapa
  • Criterios de aceptación: No hay desviación permanente superior a L/500 a una carga de diseño de 1,0 ×; no hay grietas de soldadura ni abrazamiento de miembros a una carga de diseño de 1,5 × (verificación del factor de seguridad)
  • Información: Informe completo de ensayo con curvas de deflexión de carga, datos de la medición de tensión y registros de inspección visual

Normas de diseño

  • JGJ 7 Especificación técnica de las estructuras de marcos espaciales
  • GB 50017 Norma para el diseño de estructuras de acero
  • GB 50205 Acceptar la calidad de construcción de las estructuras de acero
  • GB 50661 Código de soldadura de estructuras de acero
  • GB/T 11345 Pruebas por ultrasonido de las juntas soldadas
  • GB 50011 Código de diseño sísmico de edificios
  • GB/T 1591 Aceros estructurales de baja aleación de alta resistencia
  • GB/T 709 Dimensiones y tolerancias para las placas de acero
Nuestras capacidades

Por qué el Permanent Steel Structure para redes de esfera soldada

Permanent Steel ha fabricado estructuras de red de esfera soldadas desde nuestra fundación en 1999. Nuestra base de fabricación de 300 mu en Xuzhou incluye la prensadura de esfera dedicada, el corte de tubos CNC y las estaciones de montaje específicamente configuradas para la producción de red de trabajo pesado. Con 200.000 toneladas de capacidad de fabricación anual y 3.000.000 m2 de construcción anual, tenemos la capacidad de volumen para grandes cobertizos de carbón y proyectos industriales pesados.

Nuestros 50+ ingenieros de I+D realizan un diseño estructural completo por JGJ 7, incluyendo el análisis de elementos finitos de la red bajo cargas gravitacionales, de viento, sísmicas y térmicas. Cada soldadura esfera a tubo 100% ultrasonido probado por GB/T 11345, con trazabilidad completa desde el certificado de material hasta el informe NDT. Tenemos 6 cualificaciones de alto nivel y más de 100 patentes en tecnología de estructura de acero incluyendo innovaciones en la formación de esferas soldadas y diseño de conexión.

Entrega de cadena completa

  • Diseño: Diseño estructural, diseño de conexión y dibujos de fabricación en la empresa
  • Fabricación: Presión de esferas, corte de tubos, soldadura y NDT bajo un mismo techo
  • Instalación: Equipos de erección experimentados para el montaje de la red a altura
  • Calidad: SIG de calidad ISO 9001 con material completo y trazabilidad NDT
  • Certificaciones: 6 cualificaciones de alto nivel, incluidos el diseño y la fabricación de estructuras de rejilla espacial de clase especial
  • El historial: Estaciones de carbón, talleres industriales pesados y estructuras de zonas sísmicas entregadas desde 1999

Para los cobertizos de carbón de las centrales eléctricas, los talleres industriales pesados y las estructuras en zonas sísmicas donde la rigidez máxima y las conexiones permanentes no son negociables, una red de esferas soldadas de Permanent Steel está diseñada para funcionar durante décadas sin relajar la conexión o fatiga del perno.

¿Tienes un proyecto de red de trabajo pesado?

Envíenos tus condiciones de carga, requisitos de duración o concepto arquitectónico. Nuestro equipo de ingeniería responderá dentro de las 24 horas con una evaluación de viabilidad, un diseño preliminar de la red y un presupuesto presupuestaria respaldada por 25 años de experiencia en la fabricación de la red soldada.

Correo electrónico: market@permanentsteelstructure.com