История применения

Сварка самой высокой обзорной площадки в мире
 

На высоте 1220 метров над рекой Колорадо простирается стеклянная обзорная площадка 

На высоте 1220 метров над рекой Колорадо на 20 метров от западного отвесного склона Великого Каньона отходит обзорная площадка. Стеклянный пол и стенки гарантируют острые ощущения любому непривычному к высоте человеку. Расстояние от площадки до дна каньона в два раза выше самого высокого небоскреба в мире, а свободное падение с такой высоты заняло бы 15 секунд.

Однако строительство любых мостовых конструкций в Большом Каньоне сопряжено с большими сложностями. Его уникальная структура может вызывать вертикальный ветер скоростью более 140 км/ч.

Борьба с конкуренцией

To secure the new Grand Canyon Skywalk, engineers cantilevered it to the cliff using 94 46-foot steel rods.Для фиксации обзорной площадки в склоне инженеры использовали 94 стальные балки, которые уходят на 29 метров вглубь известняковой породы склона. По расчетам эта конструкция способна выдержать 32 000 тонн, что примерно равно 71 полностью загруженному Боингу 747. Тем не менее, операторы площадки ограничили нагрузку до 120 человек.

В начале проекта в 2004 году, несмотря на высокий ожидаемый уровень конкуренции, в тендере на строительные работы приняла участие фирма Mark Steel Corporation из Солт-Лейк-Сити. При этом, чтобы справиться с жесткими сроками проекта, инженерам компании предстояло расширить производственные мощности предприятия для работы с металлоконструкциями и толстолистовой сталью.

До этого в Mark Steel использовалось оборудование для однодуговой сварки под флюсом на постоянном токе. После того, как этот крупнейший производитель в Юте открыл для себя Power Wave® AC/DC 1000 от компании Lincoln Electric, выяснилось, что тандемная сварка дугой на переменном токе и дугой на постоянном токе позволит значительно увеличить производительность сварки более чем 450 тонн стали для обзорной площадки.

Всего через несколько дней после этого решения инженеры компании отправились в головной офис Lincoln в Кливленде, чтобы приобрести новое оборудование и пройти необходимое обучение. На обучение ушел всего один день, после чего компания была уже полностью готова к изготовлению рамы и системы якорей обзорной площадки со всеми преимуществами новой технологии сварки.

Сварка металлоконструкций

Для сварки стальных якорей использовалась порошковая проволока Outershield® 70 диаметром 2 мм и Outershield® 71M диаметром 1,6 мм со 100-процентным защитным газом CO2. Стальные секции имели толщину стенок 5 см, длину 2.4 м, ширину 76 см и глубину 1.4 м. После сварки они образовали 14-метровые якоря, которые были закреплены цементом.

The horshoe is welded with Lincoln's Lincolnweld® L-61 submerged arc wire and 865 submerged arc flux.Собственно подкова обзорной площадки была сформирована двумя пустотелыми балками из углеродистой стали A572 марки 50, для сварки которых использовалась проволока Lincolnweld® L-61 и флюс 865. Все сварочные работы выполнялись в соответствии с Кодексом сварки металлоконструкций D1.1 от Американского общества сварки. Балки имели толщину стенок 5 см, длину 1.8 м и ширину 76 см. Они были доставлены на место строительства в виде секций длиной 12 м.

Тандемная сварка под флюсом позволила намного увеличить производительность работы. При этом использовалась дуга на постоянном токе и дуга на переменном токе. Также операторы смогли быстро изменять частоту, балансировку и амплитуду волны сварочного тока Power Feed® 10A, чтобы добиться оптимального баланса между проплавлением и производительностью наплавки. С новым оборудованием для регулировки частоты тока в диапазоне 10-100 Гц было достаточно простого поворота регулятора. Благодаря этому операторы смогли добиться идеальной производительности и качества сварки различных материалов в меняющихся условиях.

«Одним нажатием кнопки мы могли переключаться с однодуговой на тандемную сварку или с прямой на обратную полярность и точно контролировать тандемную сварку. Мы смогли использовать более тонкие материалы и при необходимости увеличивать скорость сварки», — рассказывает Дарвин Чайлдз, сварочный инженер Mark Steel.

Предустановленное программное обеспечение позволяет двум дугам работать в тандеме, не создавая друг для друга помех. Это позволило достичь скорости сварки от 66 до 71 сантиметра в минуту. Производительность наплавки возросла примерно с 12.7 кг/ч с использованием одной дуги на постоянном токе до 25 кг/ч с использованием двухдуговой сварки и проволоки 4.8 мм. Это оказалось особенно полезно при протяженной сварке соединений длиной до 12 м.

Тони Ноа, технический представитель по продажам Lincoln, который помогал Mark Steel наладить новое оборудование и рабочий процесс, рассказал, что уровень брака нового процесса составил меньше 2 процентов.

«Даже при одновременной работе двух дуг им удалось создавать очень качественные соединения».

Экономия

Mark Steel saw a productivity gain of 25 to 30 percent and a corresponding reduction in consumable cost.Рост производительности и соответствующее снижение себестоимости для Mark Steel составил от 25 до 30 процентов. Обычно производители делали 30-градусные скосы кромок, которые образовывали в точке соединения угол 60 градусов. Теперь, благодаря улучшенному проплавлению, углы скосов удалось снизить до 22.5 градусов, т. е. 45 градусов в точке соединения.

Более узкий зазор позволил сократить время на подготовку и шлифовку и сократить необходимый объем наплавленного металла на сантиметр шва. В общем итоге рост производительности и соответствующее сокращение расхода сварочных материалов для Mark Steel составили 25-30 процентов. Кроме того, благодаря новому инверторному оборудованию компания также смогла снизить расход электроэнергии на 10-15 процентов.

Смотровая площадка

Смотровая площадка в Великом Каньоне является самой высоко расположенной рукотворной конструкцией в мире, а на ее создание ушло 454 тонны стали. Ее конструкция способна выдержать землетрясение магнитудой 8.0 баллов с эпицентром на расстоянии 75 километров.

Grand Canyon SkywalkВнутри пустотелых балок смотровой площадки расположены три подвижные стальные пластины весом 1.5 тонны каждая, выступающие в качестве амортизаторов. Их вертикальные движения гасят колебания от шагов посетителей и порывов ветра. Поверхность площадки изготовлена из закаленного стекла толщиной 7.6 см.

Чтобы уложиться в строгие сроки проекта, сварочные работы в Mark Steel шли круглые сутки. Поэтому, по словам Чайлдза, при принятии решения о покупке нового, незнакомого оборудования немаловажную роль сыграли надежность аппаратов и техническая поддержка. Во время производства Чайлдзу 24 часа в день 7 дней в неделю был готов помочь представитель Lincoln, Тони Ноа.

Контроль качества

Чайльдз рассказывает: «Нам повезло в том плане, что нам не приходилось постоянно за всем следить вручную. Мы работали круглые сутки двумя сменами по 10 часов, и было приятно сознавать, что на непредвиденный случай у нас всегда есть диагностические программы и возможности мониторинга аппаратов Power Wave».

Фирма Mark Steel, как крупнейший производитель стали в штате Юта, подошла к такой масштабной задаче с полной ответственностью.

Инженеры компании понимали, что для того, чтобы быть уверенными в надежности подобного сооружения, требуется абсолютно надежная сварка якоря и основания.

Mark Steel регулярно выполняет широкий ряд сварочных работ, в том числе паромов, резервуаров для нефтепродуктов, судов, электростанций, тяжелого оборудования, балок и ковшей экскаваторов. Чайлдз отметил, что после завершения проекта смотровой площадки фирма начала использовать оборудование Power Wave® в других проектах.

Результаты

Туристы, нашедшие в себе достаточно мужества для прогулки по смотровой площадке, теперь могут насладиться невероятным пейзажем и непосредственно познакомиться с уникальным инженерным проектом. Конечно, найдутся и те, кто предпочтет любоваться ей издалека.

Показать все