針對拓展設備訓練器材所用鋼管的選型建議
關鍵詞：拓展設備訓練器材 直縫焊管 鋼管結構 應用
摘要：文章比較了無縫管、直縫焊管和螺焊管的各自優缺點，提出了拓展設備訓練器材用鋼管的選型建議，綜述了國內外鋼管結構的應用現狀，分析了直縫焊管在拓展設備訓練器材中的應用前景。
1.前言
拓展設備訓練器材的鋼結構部分直接關系到訓練者的生命安全，拓展設備訓練高空項目一般都在高達十米的空中進行攀爬、行走、跳躍等劇烈運動，因為對拓展設備訓練器材鋼結構強度要求高。我們根據相關國家標準，計算出拓展設備訓練器材鋼結構力學理論強度標準最低要求數據：
1主立管抗力1T以上
2上方鋼絲繩拉力1T以上，接點抗拉力500KG以上。
3花藍抗拉力500KG以上。
4斜拉線抗拉力500KG以上。
5腳登架承重200KG以上。
6踏步承重200KG以上。
7所有木板承重200KG以上。
8所有施工過程中使用的鋼鏈及節點零部件承重標準在500KG以上。
我們知道鋼管因價格便宜，易于購買、便于生產加工等，是目前拓展設備訓練器材生產最常見的型材，因此鋼管種類的選擇及材料力學計算尤為重要。
2.鋼管的分類及特點
2.1 鋼管的分類
目前鋼管可按軋制工藝、是否有縫以及截面形狀等方法進行分類。按軋制工藝分類，鋼管可分為熱軋鋼管和冷軋鋼管；按鋼管是否有縫分類，鋼管分為無縫鋼管和焊接鋼管，其中常用焊接鋼管按焊縫種類又可分為高頻焊管、直縫埋弧焊管、螺旋埋弧焊管等3種；按截面形狀分類，鋼管可分為圓管和方矩形管。
2.2 幾種鋼管的比較和選型
無縫鋼管:無縫鋼管的壁厚可以較厚，但生產成本高，而且管徑也受到一定程度的限制，用于拓展設備訓練器材生產的市場前景不大。
高頻焊鋼管：高頻焊管管形好，壁厚均勻，焊接產生的內外毛刺通過相應刀具刮平，在線通過無損檢測嚴格控制焊縫質量，自動化程度很高，生產成本低廉，但壁厚相對較薄，管徑相對較小，壁厚一般不超過10mm，管徑一般不超過16”，在拓展設備訓練器材鋼結構中特別適合制作橫桿架結構，無法作為主材料使用。
直縫埋弧焊管：采用雙面埋弧焊焊接工藝，在靜態條件下焊接，焊縫質量高，焊縫短，產生缺陷的幾率很小，鋼管通過全長機械或水壓擴徑，管形好，尺寸精確，鋼管壁厚范圍和管徑范圍較寬，管徑范圍可達16”～72”，壁厚范圍可達6.0mm～60mm，自動化程度較高，相對于無縫鋼管，生產成本較低，適合制作拓展設備訓練平臺等鋼結構承載用立柱、超大跨度拓展設備訓練結構以及要求抗風抗震的塔桅結構。
螺旋埋弧焊管：焊縫呈螺旋線分布，焊縫長，制管時邊成型邊焊接，處于動態條件下焊接，焊接應力大，產生缺陷的幾率很大，且具有延遲性，其抗彎、抗壓和抗扭性能不如直縫埋弧焊管，同時由于焊接位置限制，產生的馬鞍形和魚脊形焊縫，影響美觀，另外施工過程中，螺旋焊母管節點處的相貫線焊縫割裂了螺旋縫，產生較大的焊接應力，因而大大削弱構件的安全性能，因此在拓展設備訓練器材鋼結構不宜使用螺旋埋弧焊管。
2.3 鋼管結構的特點
近年來拓展設備訓練器材主材料選用鋼管結構之所以倍受人們親睞，和鋼管本身具有的優異特性分不開，大致可歸納如下：
1) 截面具有雙軸對稱、截面形心和剪心重合等特點，截面慣性矩對各軸相同，作為受彎和受壓構件的優勢突出。
2) 截面閉合，抗扭剛度大、板件局部穩定好。尤其是圓管截面，抵抗扭轉特別有效。
3）外觀簡捷、平滑，桿件可直接焊接于同一點，可不用節點板，以節省鋼材。
4）相比開口截面而言，截面具有表面平整、無死角以及外表面積小等特點，有利于節省防腐和防火涂料，也便于除塵。
5）鋼管截面的風阻力系數小，當暴露在流體（如風、水流）中時有著顯著的優點。
4.直縫焊管在拓展設備訓練器材中應用現狀及前景
目前，在拓展設備訓練器材主管材料常用規格有Φ140、Φ165、Φ180、Φ219等，其鋼管承壓值＝（抗拉強度×管壁厚×2）/管內徑,因此管內徑越小，鋼管承壓值越大，因此，決定鋼管承壓值的關鍵因素是，管壁厚。由于在可用于拓展設備訓練器材鋼管種類上，只存在無縫管、直縫焊管兩種規格可選用，但無縫管無法做到大直徑，所以選用大直徑管材直縫焊管最為合適。
5.結語及建議
以鋼管結構為主的拓展設備訓練器材，是近年來一種新型的戶外運動項目，具有廣闊的應用前景，為從事拓展設備訓練器材研發企業的發展提供了新的機遇，但在目前的推廣應用中仍然有諸多的不利因素，需要用戶、設計單位、行業協會與生產廠家多方共同推動：
1）已有的規范有待進一步完善。例如規范冷成型方管中截面圓角效應對承載力的影響；實際工程中，交錯焊縫的影響；殘余應力、疲勞破壞和節點的剛度問題等需進一步規范和完善。
2）應盡早制訂相關拓展設備訓練器材鋼管結構的設計施工規程、規范。直縫焊管生產成本低、價格較合理，且冷彎加工后冷作硬化鋼材強度提高，具有廣闊的應用前景。螺旋焊管本身存在著較嚴重的質量隱患，不太安全，在鋼管結構中不宜使用，而無縫鋼管的生產成本較高，市場的應用前景不大。
3）拓展設備訓練器材的鋼管結構設計時可考慮采用低合金高強度結構鋼或高鋼級管線鋼，對降低工程造價應該大有幫助。
