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1、钢结构焊接生产中的“超额损耗”控制钢结构焊接生产中的“超额损耗”控制钢结构焊接生产中的“超额损耗”控制 摘要:经济费用渗透于生活中的方方面面，对于现代大型钢结构工程更是离不开经济强有力的支撑:钢材的购买、大型机具的租赁与运输、加工场地的布置与生产力的形成、施工过程的人工和辅材损耗等无不与大量资金挂钩。在当今的市场经济下，实现利润最大化是企业共同的追求。在钢结构经营生产中，钢结构专业分包单价均是以吨位计价的，这也就意味着在完成固定吨位的钢结构前提下，谁在保证质量和安全的同时产生的施工成本愈少实现的利润就愈大。焊接是钢结构工程推进中不可或缺的程序，伴随着钢结构的焊接生产，不可避免的产生各种相关消耗
2、费用。由于长期在大型钢结构工程担任焊接班长一职的缘故，对钢结构焊接过程产生的许多不必要的“超额损耗”印象深刻。此论文就是从焊接生产的角度来分析如何从各种隐性的焊接施工细节中控制“超额损耗”，节约工程成本。关键词:焊接生产 超额损耗 焊缝返工 节约 绪论:我们先自定义“合理损耗”和“超额损耗”两词。“合理损耗”即在一个正常的施工环境下加工出符合各项质量要求的构件所消耗的物资及人工总和。由于工艺不完善、管理不到位或质量不合格造成返工等产生。在实际生产中，我们就要的额外物资及人工损耗我们定义为“超额损耗”通过避免“超额损耗”去节约工程成本。课题背景:在近几次大型钢结构工程中遇到的焊接“超额损耗”事例
3、。实例 1:陕西龙钢高炉工程中，炉壳壳体采用的是 Q345D 的低合金钢。在对第 11/12 带环缝超声波探伤中，检测出 3 处约 2 米长的缺陷，缺陷位置在 11 带坡口边缘，缺陷深度6mm。当时大家都疑惑不解:环缝板厚 50mm，采用 K 形坡口，按正常的焊接工艺在深度 6mm 处是不应该出现质量问题的。探伤人员再三检测后确定存在线状超标缺陷，经碳弧气刨刨开，一条明显的边缘未熔合出现在大家眼前。后来经大家分析，确定了一个可能:焊接人员为了赶进度，进行气保焊时焊接电流过大，由大电流熔化的过多铁水在电弧吹力的作用下提前流淌到了熔池的前方，由于热量的不足导致焊缝边缘与熔融铁水间形成未熔合。那次的
4、返修，由于炉壳内壁挂满了水冷壁，对焊缝的气刨、焊接和打磨产生了很多不利影响，严重影响了返修进度。6 米长的盖面焊在平时只需 2 个小时左右，而返工却花了近 7 个小时，得不偿失。此事件属于焊接人员违背焊接操作规程产生的“超额损耗”。实例 2:陕西汉钢高炉工程第二带炉壳在组对焊接后也出现了一个技术问题:高 2m 直径为 13.4m 的第二带炉壳材质为 Q345D，板厚 50mm，整带炉壳由 6 块钢板拼焊而成，6 条拼装纵缝均是 X形坡口。在 6 条纵缝焊接完成后，有一条焊缝出现了内凹，在垂直面上本应为圆筒形的炉壳略显圆台形。分析结论为:圆台形为整体焊接顺序及拼装间隙不合理所致，焊缝内凹为层间焊
5、接顺序不合理所致。为了解决问题，不得不根据实际测量的尺寸来进行修正，在恰当的位置将已经焊完的纵缝刨除一部分再焊接，通过焊接热应力来校正构件的尺寸偏差。当时 6 条焊缝 4 条被刨重焊，使得前期的焊接工作付诸东流。此事件属于焊接工艺不合理产生的。“超额损耗”实例 3:在湖南涟钢转炉工程中，塔楼 D 列的一根大型钢柱在安装组对后，腹板对接焊缝在焊后 16个小时出现大量表面裂纹。查图纸知钢柱材质为 Q345D，腹板厚 60mm，两侧组合H 型钢板翼缘板厚 70mm。当时两侧组合 H 型钢对接横缝已在白天施焊完成，剩余长约 2 米的腹板由晚班人员在晚间 11 点左右进行的施焊。当时环境温度约零下5 摄
6、氏度，采用实心焊丝混合气多层多道横焊，焊前 K 型剖口两侧钢板进行过适当火焰预热，焊后未保温。经碳弧气刨一层一层的清理发现，除表面裂纹外，在深度 10-50mm 焊缝内部还有大量不规律纵向裂纹，在根部 30mm 处尤为严重，值得注意的是在焊缝每隔600mm 左右就规律性出现一个严重区域，裂纹走向复杂。跟据所了解的实际情况，我们做了大量的分析和讨论，汇总了以下几点结论:1.焊缝在焊后 16 小时出现表面裂纹，系环境温度过低，焊后未做适当的保温措施所致。部分表面裂纹系腹板焊缝在焊接过程中受两侧 H 型钢焊缝的刚性拘束，焊后内部裂纹在应力释放过程中延伸到焊缝表面。2.焊缝深度 10-50mm 处不规
7、律的大量纵向裂纹。因每一道的热输入过小，过程中未做适当的缓冷，导致冷却速度过快出现冷裂纹。3.根部出现严重的裂纹分布区。从材质焊接性来讲 60mm 厚的低合金厚板在一定的拘束度和较低焊接环境下较易产生裂纹。同时 K 形坡口的根部是稀释率最大的地方，也是应力最集中的部位，在打底焊接结束后，每一层的焊肉全部对焊缝根部加载，致使焊缝根部极其不稳定，焊缝根部 30mm 处出现裂纹的几率要比其他位置大得多。此外，打底焊是进行焊接热量输 60mm 的特厚钢板和周围的低温环境大大的增加了热量的损失，入的第一道，进一步导致了焊接裂纹的出现。4.焊缝每隔 600mm 左右就规律性出现一个严重裂纹区域。此现象经分
8、析为焊工在前后两道的熄弧处没有错开一定的距离，致使每一层的大量收弧裂纹集中在焊缝的同一位置。同时由于晚间的照明不足也导致焊接人员疏忽了大量弧坑裂纹的产生。弄清了症结所在，我们针对问题也提出了以下几点处理措施:1.将焊缝放在白天温度较高的时间段进行施焊，提高环境温度，并在保证照明的同时做好充足的焊前预热和焊后保温工作。2.在焊缝充分预热的前提下，采用手工电弧焊进行打底来降低根部稀释率，保证厚板焊缝根部质量。3.采用混合气实心焊丝多层多道错位焊技术进行焊缝的填充和盖面。显著的优点就是上一层焊接对下一层焊道进行了重新加热，消除了部分柱状晶并使晶粒细化，很大程度上避免了焊接裂纹的产生，加上错位焊的控制
9、，进一步控制了裂纹的发生几率。4.打底焊结束后采用两名焊工在两侧对称焊接。在减小焊接应力的同时，降低了焊缝的冷却速度，保证了焊缝质量。在采取了以上的应对措施后，返修后的焊缝经超声波检测一次性合格通过。从整个事件来分析，质量事故的产生在很大程度上是焊接前的考虑和准备工作不充分，造成了资源的浪费。返修一条焊缝所花的时间和人工辅材远远大于前期施焊，如果在焊接前期就充分考虑多方面的影响因素，就会避免此次的“超额损耗”。长期的焊接管理和施工经验，让我在钢结构焊接施工中对控制主要“超额损耗”有个人的一些见解:。从人员管理上来控制“超额损耗”焊接人员是钢结构工程的重要参与体，整体焊接人员的专业素质直接与工程
10、物质损耗息戚相关。在钢结构焊接施工技术管理中很重要的一个内容就是严格遵守施工工艺纪律。相关的焊接标准、规范、操作规程、作业设计、方案正是工艺纪律的具体体现不严格执行工艺纪律不严肃工艺纪律的权威性再简单的项目再优的焊接方案都会落空。不可回避的是许多项目在实施过程中个别人总是以个人的不良工作习惯不良的职业操守违背甚至破坏工艺纪律给项目带来了不同程度的“超额损耗”。一次次的质量事故一再提醒我们:粗糙、随意的职业操守与冶金市场越来越不相容。从焊接设备维护来控制。“超额损耗”焊接设备是焊接人员施展“武艺”的利器。工欲善其事 必先利其器每个焊接人员都应全方位的了解和熟悉设备的性能、结构和原理。只有在了解设
11、备的前提下才能更好的完成焊接任务和维护工作，避免“超额损耗”的产生。一台常使用的焊接电源，购买成本上少则几千，多则上万元，所以焊接设备在使用过程中要定时检查保养，雷雨天气要做防雷避雨措施，在使用中不超负载工作，延长焊接设备的使用寿命，减少维修费用，为高质量的焊缝提供硬件保障。从焊丝焊材的保管使用方面控制“超额损耗”。焊丝和焊条是焊接过程的大量辅助消耗品，其性能的好坏直接影响焊缝的内部质量。对于焊丝焊条要保存在干燥通风的库房，且为了保证质量一次性不宜购买过多，避免受潮锈蚀。焊接前要按技术要求在烘箱进行烘干保温，避免因焊材含水分过多出现大量焊接气孔导致不必要的返工。从焊接保护气体的选择上控制“超额
12、损耗”。保护气体也是焊接过程中的大量辅助消耗品，在不同的施焊环境下选择何种气体意义重大。显然，混合气对于高质量大焊接量的高炉炉壳焊接工程经济效益是显著的，相对于纯氩和纯氦气它要便宜的多，相对与二氧化碳虽价格略高，但飞溅率低、焊缝成型己茫 浣拥慕谠剂撕钢泻秃负蟮拇蚰 某杀炯叭斯杀荆 苯档土朔山 讨械暮覆墓 伤鹗 杂诤阜熘柿俊?附踊肪澈凸探 榷嫉玫搅撕艽蟮母纳啤,诼 阒柿恳 蟮那疤嵯拢 附庸叹】赡艿难?褡钚?髁恳彩墙谠计 逶谖扌沃损耗的重要途径。从切割气体的选择上控制“超额损耗”。由于乙炔是所有碳氢化合物中具有最高火焰温度和最高燃烧速度的可燃气体。虽然价格略高于丙烷、天然气，但在大厚板切割时乙炔拥
13、有其他可燃气体不可替代的优越性，所以在大厚板钢结构工程优选乙炔作为切割气体能明显提高下料进度，间接的为工程施工进度提高了保障。当然，同一可燃气体切割单位长度的不同板厚钢板时，钢板愈薄，所需消耗的气流量也应越小。从焊接工艺上控制。“超额损耗”在焊接工艺上要综合考虑所有的因数，尽量做到质量、安全、进度全面照顾。如在构件制作前就应该考虑到焊接难度系数、操作可达性、焊工技术水平的熟练程度。工程中的焊缝形式是多种多样的，在复杂多样的焊缝形式上选择高效保质的焊接工艺是焊接管理的不变原则。能在地面焊接的尽量不在高空焊接，必须在高空焊接的要优选保质量高安全保障的焊接工艺方法;在地面焊接时首选高效率的焊接电源进
14、行平焊，避免焊工难掌握的仰焊位置。特别是对于特大异形厚板构件的焊接，合理的坡口形式、恰当的焊接顺序、可行的焊接方法都都可降低焊接难度、跎俸附尤嗽钡陌踩 迹 苊饬搜现氐暮附颖湫巍,诠辜 闹谱骷庸承蛏弦 裱 合群噶慵?倨醋俺刹考 詈蠛铣晒辜,胁豢赏家皇敝 笮凸辜迤醋暗愫负笤僬 搴附樱 庋 仔纬擅盖 臀薹 附忧 贝罅康暮附佑 诠辜附邮蔽薹懦 现厥苯 贾鹿辜 湫伪 稀,斐沙沟椎摹俺 损耗”。结论:1.钢结构工程中损耗最复杂、最难把握的是焊接施工中产生的“超额损耗”，涉及的面广种类多，与工程的质量、安全及进度紧密相关。2.“超额损耗”是钢结构工程中的隐形经济杀手。它贯穿于钢结构施工工程的方方面面，也在不知不觉中影响着工程的安全、质量和进度。控制住了“超额损耗”也就提前看到了工程顺利竣工的曙光。