焊接材料消耗定額的計算和分析

1、總第90期第3期2004年9月電站輔機PowerStationAuxiliaryEquipmentVol.90,NO.3Sep.2004文章編號:1672-0210(2004)03-0043-05焊接材料消耗定額的計算和分析宦凌,姚晴里,張淑萍(上海動力設備有限公司工藝處上海)摘要:義是,提高企業(yè)經(jīng)濟效益,關鍵詞:;:andAnalysisofExpendableQuantumofWeldingMaterialHUANLing,YAOQingli,ZHANGShuping(1.TechnologicalProcessingDept.,ShanghaiPowerEquip.Co.,Ltd.,Sh

2、anghai,200090,China)Abstract:Acalculationmethodofweldingmaterialexpenditureinproductionwasdescribedinthispa2per,whichisappliedtoincreasingtheeconomicbenefitsofanenterpriseandpromotingthedevelopmentofweldingtechnology.Keywords:weldingmaterialexpenditure;calculation;application1引言焊接材料消耗定額的計算是企業(yè)技術經(jīng)濟管理的

3、一項重要基礎工作。制定先進合理的焊接材料消耗定額,能幫助企業(yè)制定采購計劃,保證生產(chǎn)任務如期完成。而對產(chǎn)品焊接材料消耗的計算和研究,其意義則遠不止這些。作為一個幾十年從事壓力容器制造生產(chǎn)廠家,其焊接技術應日趨成熟,產(chǎn)品的焊接質(zhì)量也已得到嚴格控制和完善。而一個企業(yè)接下來將要考慮的事,是在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下,如何通過加強管理,改進焊接技術,以期降低焊接生產(chǎn)成本,增加企業(yè)經(jīng)濟效益。因此從焊接材料消耗定額計算公式和一些數(shù)據(jù)來看,在這方面,則大有文章可做。產(chǎn)品焊接總成本,大致上是由以下四個方面構(gòu)成:直接從事產(chǎn)品焊接(包括和焊接有關)的勞動力成本;輔助管理操作成本(包括設備折舊費用);焊接材料消耗成本(如

4、焊條、焊絲、焊劑、保護氣體等);焊接設備成本。本文著重就通過焊接材料消耗定額計算,來找出如何減少焊接材料消耗成本的途徑,以達到降本增效的目的,推動焊接技術進步和發(fā)展。收稿日期:2004-03-18;修回日期:2004-05-18作者簡介:宦凌(1974),女,大學本科,現(xiàn)從事焊接技術工藝工作。432焊接材料消耗定額的計算方法計算焊縫金屬重量(G)對于一臺焊接件的產(chǎn)品,部組件的聯(lián)接主要是由焊接來完成的。產(chǎn)品上雖有許多焊縫,但按其分類,主要可分為對接焊縫,角接焊縫,組合焊縫和堆焊焊縫。計算焊縫金屬重量(G)時,首先確定焊縫截面積(S),乘以焊縫長度(L),得到焊縫體積(V),然后乘以),得到焊縫金

5、屬重量(G)。焊縫金屬比重(其計算公式為=SL(G=V,L)量(GS)成正比關系。,使得在計算焊縫截面積時,需花費大量時間,甚至是對于一些簡單的焊縫坡口型式,也要作復雜的計算。為了避免這種情況的發(fā)生,便于計算焊縫金屬重量,企業(yè)往往著手編制能適合本企業(yè)的焊接材料消耗定額標準。它依據(jù)焊縫各種不同的坡口型式及不同的材料厚度,計算出焊縫坡口的焊縫截面積(S),從而確定其單位長度焊縫金屬重量(Gn),然后根據(jù)產(chǎn)品圖紙所示的焊縫長度(L),便求得該焊縫的焊縫金屬重量(G)。其計算公式為(2)G=GnL(kg)式中:Gn單位長度焊縫金屬重量(kg/m)L焊縫長度G焊縫金屬重量顯然,不是所有的焊接材料的重量都

6、能作為焊縫金屬填入至焊縫坡口中。比如,對于手工電弧焊所用的焊條,由于焊條藥皮、焊條頭損耗及焊接飛濺等因素,其焊條消耗重量大約是50%60%填入至焊縫坡口中。而藥芯焊絲,是由焊絲和焊劑組成,由于其焊接損耗較少,故藥芯焊絲消耗重量大約是4470%80%;而埋弧焊,其焊絲消耗重量大約是95%98%填入至焊縫坡口中,而主要起焊接保護作用的焊劑與焊絲消耗比例大約是1151。為此,在計算焊接材料消耗定額時,需根據(jù)不同的焊接方法所確定的焊接材料,來從事焊接材料消耗定額計算。通常焊接材料消耗重量由下式給出:(3)Gw=nGGw焊接材料消耗重量n,211;對n取1105;,若是熔煉型焊劑與焊絲的比例為1151;

7、若是燒結(jié)型焊劑則是1131。MIG焊用的焊絲n值可取1。3焊接材料消耗分析從公式(1)和公式(2)中,可以看出,焊接材料消耗量主要與焊接坡口截面積(S)焊縫長度(L)及焊接材料熔敷系數(shù)(n)有關。下面著重就S、L和n這三個參數(shù)進行討論和研究,以分析這三個參數(shù)對產(chǎn)品焊接材料消耗的影響,找出如何降低焊接材料消耗的辦法和途徑。311焊接坡口截面積(S)開焊接坡口的目的是為了保證電弧能深入焊縫根部,保證焊縫焊透,同時便于消除熔渣,獲得較好的焊縫成形,總之是為了保證焊縫質(zhì)量。在國家有關標準中,焊縫坡口型式及其幾何尺寸都有所規(guī)定。最常見的焊縫坡口類型是對接焊縫和角接焊縫。a1對接焊縫坡口生產(chǎn)中最常見的對接

8、焊縫坡口型式為V型、X型、U型,而當厚度到一定程度時,V型坡口角度變成復合角度V型坡口型式,有時為了便于加工,U型坡口型式加工成矩形坡口型式。如圖1所示。表1是以上5種較典型的對接焊縫坡口的焊縫截面積(S)的對比。從表1中可以看出,V型及復合角度V圖15種常見對接焊縫坡口表15種常見對接焊縫坡口的截面積(S)板厚()612182630405060708090100V型(S)251.9715814428611755045710.3363483810.401193.91605.72087.92585.13037.937917476.06754.531094.31497.91953.12426.45

9、2018609.78848.651108.81434.41716.72174.62478.32851.11013.11288.11578.81885.32207.52545.42899.1復合角度V(S)2X型(S)2雙面U型(S)2矩形(S)2型坡口,其焊縫截面積為最大,X型坡口為其次,雙面U型坡口焊縫截面積當厚度超過60mm時為最小,當用矩形坡口時,其焊縫截面積要大于X型坡口。b.角焊縫角焊縫的型式如圖2所示,圖紙上常用焊腳高度K表示,其中K1=K2,而有的國家是用焊喉(t)來表示的,t與K的數(shù)學關系為:(4)t=0.707K圖2典型的角焊縫焊喉t才是實際的計算強度要求的尺寸,但是該尺寸在

10、實際測量時較不方便,故常45用K值來表示焊腳高度。焊工在角焊縫焊接中,往往會出現(xiàn)圖3所列出的3種情況。是焊腳高度K增加而引起角焊縫截面積增加,是K值不變,但焊縫表面凸出焊喉線,引起焊縫截面積增加,由于焊接重力作用,往往是K2K1,而引起焊接材料額外增加,在船形位置焊接時,容易做到K1=K2,圖3中所示的角焊縫陰影部分面積,應被認為是不必要的截面積增加。因此在實際操作中,若這部分面積被控制在所規(guī)定焊縫截面積的10%以內(nèi),則認為是正常的,反之則需要加以改進。312(L)由公式(1)所示,焊縫長度也是一個影響焊接材料消耗的重要參數(shù)。如前所述,它可被認為是一個定值,但在一些特定的不影響產(chǎn)品性能的情況下

11、也可考慮減少焊縫長度(L)。a.用間斷焊縫代替連續(xù)焊縫對于一些非受壓部件的連接,可用間斷焊縫代替連續(xù)整條焊縫。比如冷凝器中的大型隔板,現(xiàn)常用,(L),從而節(jié)。圖3幾種增加角焊縫面積的情況b.根據(jù)焊件受力情況來決定焊縫長度圖4所示的工字梁的受力情況,為了能增加工字梁的剛性并改善其受力情況,常需布置一些加強筋。按照傳統(tǒng)的方法,加強筋三側(cè)均需與工字梁焊接,但根據(jù)工字梁具體受力分析及其特性,發(fā)現(xiàn)有一側(cè)焊縫可不焊,因此時力不傳到那里,這樣便可減少焊縫長度。313焊接材料熔敷系數(shù)(n)產(chǎn)品的焊接使用不同的方法,其所用的焊接材料是不同的,這些焊接材料包括焊條、焊絲、焊劑等,它們各自的熔敷系數(shù)是不同的,焊接材

12、料熔敷系數(shù)(n)越小,在同樣的情況下焊接,其所消耗的焊接材料則越少,即焊接材料的利用率越高。因此,單純從焊接材料消耗成本方面考慮,則應首先考慮焊接材料熔敷系數(shù)(n)小的焊接材料應用到產(chǎn)品上去。比如熔化極氣體保護焊(MIG),所用的46焊接材料為焊絲,n值為1,其焊接材料利用率較高,但由于其焊縫金屬韌性指標較差,故在壓力容器上的焊接較少采用MIG方法,而主要在鋼結(jié)構(gòu)上采用此焊接方法。再比如真空電子束焊,由于焊接時靠材料自熔,而不消耗焊接材料,但由于設備昂貴,對工件加工裝配及焊接準備工作要求相當高,因此主要用在一些重大產(chǎn)品有色金屬焊接,而不會用于黑色金屬上的焊接。而埋弧自動焊,所用的焊接材料為焊絲

13、(n=1105)和焊劑(n=11575),由于其焊接效率高,焊接質(zhì)量好,焊接設備包括輔助設備價格適中,因此往往是壓力容器制造廠家較普遍采用的焊接方法。至于手工電弧焊,盡管其焊接效率低,焊接材料利用率低(n=211),但由于其設備投資低,操作靈活方便,因此也用的較為廣泛。但不管怎么樣,如果在產(chǎn)品焊接中,手工電弧焊所占的焊接比例如果大于70%,應認為焊接技術是相當落后的,焊接成本不會是很低的。現(xiàn)在藥芯焊絲氣體保護焊焊接用得較普遍,因它的焊接效率比手工電弧焊要高,因焊接而引起的變形也較小,操作也相當靈活方便,焊接設備投資也較小,且焊縫綜合力學性能也相當不錯,焊接材料利用率也較高(n=1145)。在很

14、多場合下可代替手工電弧焊,但藥芯焊絲單價是焊條的2倍多。圖4工字梁與筋板減少焊縫長度綜上所述,不同的焊接方法,其焊接材料熔敷率是不同的,為了能提高焊接材料利用率,應選用焊接材料熔敷率較小的焊接材料。但需要指出的是,每種焊接方法各有其特點,因此在選擇合適的焊接方法上,還要考慮到其它因素,如焊接質(zhì)量、焊接效率、焊接設備的投資、焊接準備工作及焊接材料價格等諸多因素,使之更符合實際情況。增加,角焊縫焊腳高度為了滿足規(guī)定要求而任意加厚,及角焊縫兩焊腳高度尺寸明顯不對稱。第二對于如何減少焊縫長度,按傳統(tǒng)的觀點,似乎無減少的可能。但如何在不影響產(chǎn)品質(zhì)量及產(chǎn)品美觀的前提下,通過計算和分析,在這方面還是有很大的潛力可挖,尤其是在焊接結(jié)構(gòu)件中應予優(yōu)先考慮,比如用間斷焊縫