偏心H型鋼制作的質(zhì)量控制及效率提高

郭誠 王勝 詹恒奎 郝政鵬 張羽 韓曉飛

摘要：介紹XY3629N型爐柱偏心H鋼的組裝、焊接、質(zhì)量精度控制及其實(shí)現(xiàn)過程。通過相關(guān)工藝的闡述，為類似的鋼結(jié)構(gòu)的制作提供借鑒。

關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu);施工技術(shù);組裝;焊接;質(zhì)量控制

1工程概況

XY3629N型爐柱項(xiàng)目地點(diǎn)位于山西，由4套爐柱系統(tǒng)組成，鋼結(jié)構(gòu)總量約為500t。

2鋼結(jié)構(gòu)簡介

整個(gè)項(xiàng)目中有80%的構(gòu)件全部由偏心H型鋼制作而成，共有3150件偏心H型鋼。此工程偏心H型鋼的截面小，偏心30mm，主要截面為：H300*160，H300*180，H300*200等。構(gòu)件數(shù)量多，不對稱施焊使構(gòu)件變形大。

爐柱系統(tǒng)主要采用螺栓、螺桿連接，因其連接關(guān)系特點(diǎn)，故對鋼構(gòu)件制作精度要求較高，需保證構(gòu)件制作精度，控制制作變形，控制定位尺寸，以保證安裝時(shí)的有效連接。

生產(chǎn)工期僅為35天。

3工程難點(diǎn)

3.1材質(zhì)：本項(xiàng)目鋼結(jié)構(gòu)材質(zhì)均為Q235B，為碳素鋼，本身材質(zhì)表現(xiàn)較軟，焊接過程中易變形。

3.2焊接設(shè)備：常有自動(dòng)焊接設(shè)備，只能完成標(biāo)準(zhǔn)截面H型鋼的焊接，對偏心H型鋼無能為力。

3.3生產(chǎn)效率：因自動(dòng)焊接設(shè)備無法使用，需人工焊接。人工焊接，生產(chǎn)效率低，焊接變形控制差，不能滿足工期及質(zhì)量要求。

3.4因其結(jié)構(gòu)及使用特點(diǎn)，焊接變形是影響安裝及使用的關(guān)鍵因素，焊接變形的控制是難點(diǎn)。

4設(shè)定目標(biāo)

因上所述，研制出提高偏心H型制作效率的方法是關(guān)鍵。本公司QC小組重點(diǎn)攻關(guān)本項(xiàng)目的鋼結(jié)構(gòu)制作及質(zhì)量控制。

4.1設(shè)定目標(biāo)

目標(biāo)1：經(jīng)現(xiàn)場試驗(yàn)檢測，人工焊接整體合格率僅為60%，合格率較低，因此工程的制作精度要求高，整體合格率應(yīng)達(dá)到98%。

目標(biāo)2：35天完成偏心H型鋼的制作。

4.2可行性分析

此次制作的偏心H型鋼截面較小，變形不易控制，加之國內(nèi)外同行業(yè)內(nèi)沒有相匹配的機(jī)械設(shè)備，所以采用人工手動(dòng)制作，構(gòu)件質(zhì)量很難達(dá)到合格標(biāo)準(zhǔn)。

如果采用相匹配的機(jī)械設(shè)備可大幅提高偏心H型鋼的制作效率且質(zhì)量也能得到保證。

5問題分析

確定主要問題后，針對“生產(chǎn)效率低”和“焊接變形難控制”這兩大質(zhì)量問題，小組成員對造成的原因，形象深入探討、分析，從“人”“機(jī)”“料”“法”“環(huán)”“測”等幾個(gè)方面，分析原因。

通過逐一分析確認(rèn)，確定主要因素為“人工焊接速度慢且焊接操作不穩(wěn)”及“設(shè)備不支持自動(dòng)焊接”

“人工焊接速度慢且焊接操作不穩(wěn)”：人工焊接速度與機(jī)械設(shè)備相比，焊接速度較慢。焊接時(shí)，應(yīng)人體因素，在焊接過程中很難做到始終穩(wěn)定。

“設(shè)備不支持自動(dòng)焊接”：焊接局限，埋弧焊機(jī)只能焊一側(cè)，另一側(cè)采用人工焊接，導(dǎo)致偏心H型鋼變形大。組立機(jī)無法完成組立，采用人工組對。矯直機(jī)無法完成矯正，矯正采用人工矯正。

6制定專項(xiàng)對策

通過問題分析，如何采用設(shè)備進(jìn)行組立焊接才是關(guān)鍵。通過對設(shè)備的改造，可避免了人工操作時(shí)焊接速度慢，人工焊接操作不穩(wěn)的要因。

7對策實(shí)施

7.1組立機(jī)完成組立

胎具研究理論數(shù)據(jù)A=B+C，由于H型鋼為偏心結(jié)構(gòu)，選擇中心線為基準(zhǔn)設(shè)置長邊為A，短邊為B，所差為A-B=C，打制時(shí)在蓋板下墊制一塊胎具，設(shè)置擋塊邊距為C，當(dāng)夾緊時(shí)組立機(jī)設(shè)備中心線為A=B+C，剛好與正常H型鋼打制數(shù)據(jù)符合。

通過A=B+C底胎制作，進(jìn)行實(shí)際操作實(shí)驗(yàn)，首先將底胎放置在組立機(jī)上，在底胎上放置偏心蓋板，利用底胎上所設(shè)置的檔頂緊蓋板邊緣，經(jīng)過設(shè)備頂緊后，腹板中心線剛好與蓋板預(yù)留線重合，進(jìn)行自動(dòng)組立電焊。通過對組立后的偏心H型鋼進(jìn)行尺寸測量，合格率達(dá)到100%，較比人工組對質(zhì)量得到了很大的提高。

7.2埋弧焊機(jī)焊接局限改造偏心H型鋼打制完成后進(jìn)行龍門焊導(dǎo)輪改制，縮短導(dǎo)輪間距適合行走，就能正常的進(jìn)行龍門埋弧焊焊接。通過對焊接完成的偏心H型鋼的焊縫進(jìn)行探傷，埋弧焊機(jī)焊接則可使焊縫合格率達(dá)到100%。

7.3矯直機(jī)完成矯正通過更換矯正機(jī)的滾輪，使其符合偏心H型鋼的尺寸標(biāo)準(zhǔn)。矯直機(jī)校正相對比人工校正，節(jié)省了大量時(shí)間。矯直機(jī)校正后，對偏心H型鋼進(jìn)行測量，符合偏心H型鋼的尺寸參數(shù)要求。

8實(shí)施效果及經(jīng)濟(jì)效益

8.1效果檢查：工程效果：本工程共3125根偏心H型鋼，其主焊縫質(zhì)量及H型鋼結(jié)構(gòu)面尺寸從整體合格率60%提高到98.2%以上，超過目標(biāo)值98%。

8.2效率提高：項(xiàng)目歷時(shí)30天完成，比目標(biāo)設(shè)定提前5天，明顯提高生產(chǎn)效率。

8.3經(jīng)濟(jì)效益：通過采用胎具組立、設(shè)備焊接。人工費(fèi)一項(xiàng)，即節(jié)省42.75萬元，同時(shí)質(zhì)量也得到保證。

9鞏固

已將此次偏心H型鋼的制作方法，機(jī)械設(shè)備參數(shù)調(diào)制的全過程匯編工法及專用技術(shù)，并獲得企業(yè)及評定。

10結(jié)束語

通過詳細(xì)的施工準(zhǔn)備和施工過程控制，本工程的構(gòu)件制作精度及焊接質(zhì)量都達(dá)到了很高的水平，安裝過程順利，獲得了安裝單位及業(yè)主方的高度評價(jià)。同時(shí)本項(xiàng)目的技術(shù)措施與成果獲得了由中國冶金建設(shè)協(xié)會(huì)頒發(fā)的QC成果一等獎(jiǎng)。

參考文獻(xiàn)：

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[3]JGJ82-2002建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)規(guī)程

[4]GB50661-2011鋼結(jié)構(gòu)焊接規(guī)范[5]GB-T50430-2007《工程建設(shè)施工企業(yè)質(zhì)量管理規(guī)范》[6]GB/T33814-2017《焊接H型鋼》