针对拓展设备训练器材所用钢管的选型建议
关键词：拓展设备训练器材 直缝焊管 钢管结构 应用
摘要：文章比较了无缝管、直缝焊管和螺焊管的各自优缺点，提出了拓展设备训练器材用钢管的选型建议，综述了国内外钢管结构的应用现状，分析了直缝焊管在拓展设备训练器材中的应用前景。
1.前言
拓展设备训练器材的钢结构部分直接关系到训练者的生命安全，拓展设备训练高空项目一般都在高达十米的空中进行攀爬、行走、跳跃等剧烈运动，因为对拓展设备训练器材钢结构强度要求高。我们根据相关国家标准，计算出拓展设备训练器材钢结构力学理论强度标准最低要求数据：
1主立管抗力1T以上
2上方钢丝绳拉力1T以上，接点抗拉力500KG以上。
3花蓝抗拉力500KG以上。
4斜拉线抗拉力500KG以上。
5脚登架承重200KG以上。
6踏步承重200KG以上。
7所有木板承重200KG以上。
8所有施工过程中使用的钢链及节点零部件承重标准在500KG以上。
我们知道钢管因价格便宜，易于购买、便于生产加工等，是目前拓展设备训练器材生产最常见的型材，因此钢管种类的选择及材料力学计算尤为重要。
2.钢管的分类及特点
2.1 钢管的分类
目前钢管可按轧制工艺、是否有缝以及截面形状等方法进行分类。按轧制工艺分类，钢管可分为热轧钢管和冷轧钢管；按钢管是否有缝分类，钢管分为无缝钢管和焊接钢管，其中常用焊接钢管按焊缝种类又可分为高频焊管、直缝埋弧焊管、螺旋埋弧焊管等3种；按截面形状分类，钢管可分为圆管和方矩形管。
2.2 几种钢管的比较和选型
无缝钢管:无缝钢管的壁厚可以较厚，但生产成本高，而且管径也受到一定程度的限制，用于拓展设备训练器材生产的市场前景不大。
高频焊钢管：高频焊管管形好，壁厚均匀，焊接产生的内外毛刺通过相应刀具刮平，在线通过无损检测严格控制焊缝质量，自动化程度很高，生产成本低廉，但壁厚相对较薄，管径相对较小，壁厚一般不超过10mm，管径一般不超过16”，在拓展设备训练器材钢结构中特别适合制作横杆架结构，无法作为主材料使用。
直缝埋弧焊管：采用双面埋弧焊焊接工艺，在静态条件下焊接，焊缝质量高，焊缝短，产生缺陷的几率很小，钢管通过全长机械或水压扩径，管形好，尺寸精确，钢管壁厚范围和管径范围较宽，管径范围可达16”～72”，壁厚范围可达6.0mm～60mm，自动化程度较高，相对于无缝钢管，生产成本较低，适合制作拓展设备训练平台等钢结构承载用立柱、超大跨度拓展设备训练结构以及要求抗风抗震的塔桅结构。
螺旋埋弧焊管：焊缝呈螺旋线分布，焊缝长，制管时边成型边焊接，处于动态条件下焊接，焊接应力大，产生缺陷的几率很大，且具有延迟性，其抗弯、抗压和抗扭性能不如直缝埋弧焊管，同时由于焊接位置限制，产生的马鞍形和鱼脊形焊缝，影响美观，另外施工过程中，螺旋焊母管节点处的相贯线焊缝割裂了螺旋缝，产生较大的焊接应力，因而大大削弱构件的安全性能，因此在拓展设备训练器材钢结构不宜使用螺旋埋弧焊管。
2.3 钢管结构的特点
近年来拓展设备训练器材主材料选用钢管结构之所以倍受人们亲睐，和钢管本身具有的优异特性分不开，大致可归纳如下：
1) 截面具有双轴对称、截面形心和剪心重合等特点，截面惯性矩对各轴相同，作为受弯和受压构件的优势突出。
2) 截面闭合，抗扭刚度大、板件局部稳定好。尤其是圆管截面，抵抗扭转特别有效。
3）外观简捷、平滑，杆件可直接焊接于同一点，可不用节点板，以节省钢材。
4）相比开口截面而言，截面具有表面平整、无死角以及外表面积小等特点，有利于节省防腐和防火涂料，也便于除尘。
5）钢管截面的风阻力系数小，当暴露在流体（如风、水流）中时有着显著的优点。
4.直缝焊管在拓展设备训练器材中应用现状及前景
目前，在拓展设备训练器材主管材料常用规格有Φ140、Φ165、Φ180、Φ219等，其钢管承压值＝（抗拉强度×管壁厚×2）/管内径,因此管内径越小，钢管承压值越大，因此，决定钢管承压值的关键因素是，管壁厚。由于在可用于拓展设备训练器材钢管种类上，只存在无缝管、直缝焊管两种规格可选用，但无缝管无法做到大直径，所以选用大直径管材直缝焊管最为合适。
5.结语及建议
以钢管结构为主的拓展设备训练器材，是近年来一种新型的户外运动项目，具有广阔的应用前景，为从事拓展设备训练器材研发企业的发展提供了新的机遇，但在目前的推广应用中仍然有诸多的不利因素，需要用户、设计单位、行业协会与生产厂家多方共同推动：
1）已有的规范有待进一步完善。例如规范冷成型方管中截面圆角效应对承载力的影响；实际工程中，交错焊缝的影响；残余应力、疲劳破坏和节点的刚度问题等需进一步规范和完善。
2）应尽早制订相关拓展设备训练器材钢管结构的设计施工规程、规范。直缝焊管生产成本低、价格较合理，且冷弯加工后冷作硬化钢材强度提高，具有广阔的应用前景。螺旋焊管本身存在着较严重的质量隐患，不太安全，在钢管结构中不宜使用，而无缝钢管的生产成本较高，市场的应用前景不大。
3）拓展设备训练器材的钢管结构设计时可考虑采用低合金高强度结构钢或高钢级管线钢，对降低工程造价应该大有帮助。
