大板梁異型厚翼板焊接的角變形控制

大板梁異型厚翼板焊接的角變形控制河南九冶建設(shè)有限公司鋼構(gòu)分公司一車間QC小組

目錄1、工程概況2、QC小組簡介3、選題理由4、設(shè)定目標(biāo)5、提出方案并確定最佳方案6、問題假想預(yù)測7、確定對策8、對策實(shí)施9、總體效果檢查對比10、總結(jié)及鞏固措施21、工程概況2013年2月，我公司承接的國投哈密電廠（2X660MW）工程1#、2#鍋爐鋼架，其中每臺(tái)鍋爐重約5000噸，兩臺(tái)鍋爐共重約10000噸。每臺(tái)有六品大板梁，其中有四品長20.2米，翼板厚100毫米，且翼板分為不等寬的三段，并各成125°角的大板梁。這種異型翼板大板梁的質(zhì)量要求較高，我公司從未制作焊接過。本次工程制作甲方要求的工期相對較短，對公司的生產(chǎn)管理提出了嚴(yán)峻考驗(yàn)。為此，公司各級高度重視，要求我們針對本次工程的技術(shù)工藝、生產(chǎn)成本組織開展QC小組活動(dòng)，以解決技術(shù)和管理中的突出問題，保證本次工程制作任務(wù)保質(zhì)保量、順利完成

3這是異型大板梁設(shè)計(jì)圖：

2、QC小組簡介QC小組注冊登記表表1小組名稱河南九冶有限公司鋼構(gòu)分公司一車間QC小組注冊號JY-HJQC13--01課題名稱大板梁異型厚翼板焊接的角變形控制注冊日期2013.6.13課題起止日期2013.6.13—2013.7.20小組類型創(chuàng)新型小組成員簡介序號姓名性別年齡組內(nèi)職務(wù)文化程度職稱接受TQC教育1王愛軍男35組長大專技師1002奚建森男50副組長初中高級技師1003孫敬偉男49副組長大專高級技師1004賈紅月女25組員本科助理工程師1005徐樹峰男44組員初中技師1006連軍陽男42組員初中技師1007肖強(qiáng)男42組員高中技師1008楚玉珂男26組員初中高級工100制表人：賈紅月制表時(shí)間：2013-6-2851本工程大板梁翼板不同于過去制作的大板梁翼板，屬異型厚板，焊接復(fù)雜，難度大，焊后角度不以保證，焊接易出現(xiàn)焊接角變形，調(diào)校困難，一旦角度不合適，將無法進(jìn)行下一步的裝配焊接，影響交貨工期。24

大板梁的制作一直是鍋爐鋼結(jié)構(gòu)制作中的重點(diǎn)，它的制作進(jìn)度和質(zhì)量，直接影響整個(gè)工程的制作進(jìn)度；它的制作質(zhì)量決定著鋼架整體質(zhì)量的高低。此類大板梁異型厚翼板的角變形控制，我公司無相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，也沒有具體完善的工藝。研究切實(shí)可行的變形控制方法，勢在必行。

3、選題理由3本工程的大板梁翼板局部是異型（見圖２），一次焊接成，再與腹板裝配焊接，不但保證不了斜面角度，也無法很好控制焊接變形，因此，翼板焊接角變形控制就成了大板梁焊接質(zhì)量控制的重點(diǎn)。6圖２異型大板梁厚翼板兩段拼接的示意圖大板梁異型厚翼板焊接的角變形控制因此，確定此次QC活動(dòng)的課題為8板梁翼板焊接的角變形控制在工藝允許范圍（±1°）內(nèi)。4、設(shè)定目標(biāo)91、有利條件分析2、不利條件分析①公司各級對此工作大力支持，提供條件、技術(shù)支持，能滿足活動(dòng)開展的需要。②公司具有制作同等厚度大板梁翼板的成熟焊接工藝、方法及經(jīng)驗(yàn)，可供參考。③小組主要成員都參與過大型大板梁技術(shù)工藝編制和實(shí)施，具有豐富的大板梁制作經(jīng)驗(yàn)。

①工期要求緊。②沒有保證厚翼板的焊接角度、減少焊接變形的組對焊接方法和經(jīng)驗(yàn)，一次制作達(dá)到設(shè)計(jì)質(zhì)量要求無把握。經(jīng)過以上情況，綜合客觀分析，QC活動(dòng)小組成員一致認(rèn)為：目標(biāo)能夠?qū)崿F(xiàn)?。】尚行匝芯?05、提出方案并確定最佳方案（1）、翼板組焊方案的提出QC小組成員根據(jù)工作實(shí)際及經(jīng)驗(yàn)，集思廣益，提出了如下三項(xiàng)翼板組焊方案：A方案：翼板焊接前，不組對焊接，先直接與腹板焊接，再進(jìn)行翼板的焊接

圖3先焊主焊縫，然后對接口處進(jìn)行焊接B方案：先將翼板前兩段組對焊接成型，再將組對件和第三塊翼板分別于腹板焊接，最后再進(jìn)行翼板對接焊。C方案：將三塊翼板整體焊接成型后，再與板梁腹板進(jìn)行焊接。圖4先將彎頭焊接成型，之后裝配圖5翼板整體焊接成型后裝配（2）翼板焊接組對方案的對比及確定裝配方案A方案B方案C方案優(yōu)點(diǎn)能一次保證翼板斜面角度及結(jié)構(gòu)外觀尺寸。能最大限度的控制翼板變形，減少調(diào)校。3、翼板組對焊接靈活。翼板焊縫質(zhì)量容易得到保證。2、腹板只需一處開過焊孔，保證翼板對接焊不間斷。3、便以分散制作，縮短工期。1、翼板焊縫質(zhì)量容易得到保證。2、腹板不需要開任何過焊孔，就可以保證翼板焊接一次連續(xù)成型。缺點(diǎn)翼板對接焊縫熱處理不易操作。翼板焊縫不能一次連續(xù)成型，易產(chǎn)生焊接缺陷。所有焊接都必須在一個(gè)工段完成，對工期的控制不利。需要在腹板兩處開過焊孔，組焊后需要補(bǔ)焊，增節(jié)了較大工作量制作工序。組隊(duì)后有變形誤差，需要調(diào)校。需要在腹板一處開過焊孔，組焊后需要補(bǔ)焊，部分增節(jié)了工量。3、有長翼板與斜翼板對接焊縫不能一次連續(xù)成型。板梁翼板為長度20.2米厚板，且呈“Z”字形，焊接翻轉(zhuǎn)難度大，操作性差。翻轉(zhuǎn)焊接，“Z”字形易變行，角度不能保證。焊接時(shí)斜面角度誤差和反轉(zhuǎn)變形，調(diào)校難，時(shí)間長。方按選擇不采用可以采用不能采用裝配方案的優(yōu)缺點(diǎn)分析表2確定最佳方案通過對三個(gè)方案的實(shí)用性、經(jīng)濟(jì)型、制作難易度綜合分析評價(jià)，B方案應(yīng)當(dāng)是進(jìn)行異型翼板組對焊接的最佳方案。（3）翼板變形控制方案的確立翼板組焊方案確定后，QC小組成員經(jīng)過深入研究，集思廣益、提出了三種解決異型厚翼板變形控制方案，即a方案:內(nèi)胎固焊控制變形圖7b方案：外胎固焊控制變形圖8c方案：非固焊胎控制變形圖9

圖7內(nèi)胎固焊控制變形

圖8外胎固焊控制變形16圖9非固焊胎控制變形

方案確定焊接變形控制方案的優(yōu)缺點(diǎn)分析見表2，根據(jù)分析對比，最終確定了異型翼板控制變形方案為非固焊胎具控制焊接變形。焊接變形控制方案的優(yōu)缺點(diǎn)分析表2變形控制方案施工優(yōu)點(diǎn)施工缺點(diǎn)是否采用內(nèi)胎固焊控制變形焊接時(shí)，可保證翼板的尺寸角度和胎具完全吻合。外焊縫可以連續(xù)一次焊接完成。操作性好焊后后需拆除胎具整修，修磨量大，影響產(chǎn)品外觀，。拆除后，翼板會(huì)產(chǎn)生反彈變形，厚板校正難度大火焰調(diào)校校正，耗時(shí)長，效果可能不好胎具必須開過焊孔不采用外胎固焊控制變形焊接時(shí)，可保證翼板的尺寸角度和胎具完全吻合。內(nèi)焊接可以連續(xù)一次焊接完成。操作性好。焊后后需拆除胎具整修，修磨量大，影響產(chǎn)品外觀，。拆除后，翼板會(huì)產(chǎn)生反彈變形，厚板校正難度大火焰調(diào)校校正，耗時(shí)長，效果可能不好胎具必須開過焊孔不采用非固焊胎控制變形焊后沒有回彈變形，導(dǎo)致角度誤差。焊后不需要拆除胎具，表面修整。焊后幾乎不要調(diào)校，減少調(diào)校時(shí)間，節(jié)約成本。內(nèi)外焊縫可以交替連續(xù)一次焊接而成，胎具無需開過焊孔。焊接技術(shù)要求高，需經(jīng)驗(yàn)豐富的焊接人員進(jìn)行操作。因胎具并不與翼板焊接固定，并行控制處有動(dòng)態(tài)。焊接效率較低，操作難度大。采用18圖為QC小組成員研究角變形控制方案196、確定對策20根據(jù)上邊確定的翼板組焊方案和針對此方案確定的異型翼板控制變形方案，QC小組成員制定了方案的具體實(shí)施措施：1、根據(jù)過去對厚板焊接的經(jīng)驗(yàn)和本次厚翼板的組焊方案，QC小組成員通過試驗(yàn)，確定合理的焊接工藝。2、根據(jù)實(shí)際尺寸，制作一對專用胎具進(jìn)行焊接組對，并制作一副內(nèi)、外卡樣板在焊接過程中隨時(shí)檢驗(yàn)變形，調(diào)整控制焊接過程，以控制翼板焊接的變形。3、針對以上措施的事實(shí)，預(yù)測方案實(shí)施中可能會(huì)出現(xiàn)以下問題：A、操作人員對工藝了較不夠，操作有失誤。B、過程控制不到位，變形超差。4、制定消除問題措施A、焊接前，對施工人員進(jìn)行施工工藝的培訓(xùn)考核、進(jìn)行現(xiàn)場操作示范。B、加強(qiáng)焊接過程的監(jiān)督檢測，及時(shí)控制和調(diào)節(jié)焊接方式。

8、對策實(shí)施22以往成熟的厚板焊接經(jīng)驗(yàn)及工藝是：焊接坡口形式為K型對K型不對稱坡口，焊接方法是用埋弧自動(dòng)焊，多層多道焊接，碳弧氣刨清根。用埋弧自動(dòng)焊先將深坡口填焊2/3，翻面清根后，焊滿淺坡口，再翻面填焊完深坡口，焊縫余高≯3mm。2013年7月7日QC小組成員王愛軍、奚建森、孫敬偉、賈紅月共同進(jìn)行焊接試驗(yàn)。結(jié)果正面坡口焊至2/3處，共焊接12道，角變形為+17°，翻面填焊完畢淺坡口，角變形為+3°，再填焊完畢正面坡口，角變形仍為+3°，角變形超出了工藝要求的±1°。根據(jù)此情況，QC小組成員通過對現(xiàn)場情況的分析，將翼板焊接工藝調(diào)整為：焊接坡口形式為U型對K型不對稱坡口，先填焊深坡口深度的1/3，翻面填焊完淺坡口，再填焊完畢正面坡口，焊縫余高≯3mm。實(shí)驗(yàn)結(jié)果角變形控制在±0.5°，完全符合工藝要求。效果確認(rèn)：在2013年7月8日至12日施工中，通過QC小組成員奚建森的監(jiān)督檢查，按確定的工藝參數(shù)焊接的前兩段厚翼板角變形均一直控制在±0.5°。在這種工藝條件下，角變形控制非常穩(wěn)定，完全達(dá)到設(shè)計(jì)和后續(xù)施工要求。措施實(shí)施一：確定正確的焊接工藝23圖為QC小組成員利用坡口樣板確定坡口尺寸。措施實(shí)施二：

7月9日，QC小組成員賈紅月、連軍陽根據(jù)異性翼板的結(jié)構(gòu)和翼板的組對方式，設(shè)計(jì)了一對專用胎具進(jìn)行焊接組對，一副內(nèi)、外卡樣板在焊接過程中隨時(shí)檢驗(yàn)變形（如圖9所示），于7月9日下午制作成。效果確認(rèn)：經(jīng)過ＱＣ小組成員的檢查，試驗(yàn)應(yīng)用，制作的胎具完全符合工藝要求。措施實(shí)施三：對焊接人員進(jìn)行工藝培訓(xùn)，確保工藝操作規(guī)范。1、7月8日，QC小組成員孫敬偉、王愛軍對施工人員進(jìn)行了新工藝應(yīng)用的培訓(xùn)，使每個(gè)操作人員對新工藝的基本特點(diǎn)及特殊要求，有明確的了解和掌握。并對新工藝的具體實(shí)施進(jìn)行現(xiàn)場操作培訓(xùn)。2、QC小組成員還對胎具的使用，及過程控制，進(jìn)行了現(xiàn)場演示，是每個(gè)焊接人員都能正確胎具，順利施焊。效果確認(rèn)：培訓(xùn)結(jié)束后，ＱＣ小組成員對培訓(xùn)結(jié)果進(jìn)行了書面和操作考試，結(jié)果所有培訓(xùn)人員均達(dá)到優(yōu)秀。措施實(shí)施四：加強(qiáng)過程監(jiān)督檢驗(yàn)，及時(shí)調(diào)整，最大限度減少翼板焊接角變形。從焊接材料的入庫領(lǐng)用，到翼板焊接坡口制作，再到胎具的使用，ＱＣ小組分別安排了肖強(qiáng)、楚玉珂等專人抽查監(jiān)督，保證焊接工藝的規(guī)范實(shí)施，翼板角變形的有效控制。效果確認(rèn)：經(jīng)檢查所有焊接過程完全規(guī)范，操作到位，沒有出現(xiàn)偏差。

圖為彎頭焊接成型圖。9、效果確認(rèn)1、直接效果7月13日，ＱＣ成員通過對八件異型翼板焊接件的檢測，結(jié)果（見下表）短邊翼板焊接后的角變形均控制到了±0.5°范圍內(nèi)。QC活動(dòng)目標(biāo)完成。短邊翼板焊接后的角變形表表4件號12345678角變形+0.5+0.5+0.3+0.4+0.3+0.3+0.4+0.4技術(shù)效益小組成員積極參與活動(dòng)，齊心協(xié)力，共度難關(guān)，增加了解和團(tuán)結(jié)，鍛煉了大家解決問題的能力。贏得了甲方、監(jiān)理及各方面專家的稱贊，成為工程亮點(diǎn)，樹立了中國九冶鋼結(jié)構(gòu)企業(yè)良好形象。管理效益社會(huì)效益修正的作業(yè)指導(dǎo)書，形成標(biāo)準(zhǔn)并在公司持續(xù)執(zhí)行，推動(dòng)了技術(shù)進(jìn)步。同時(shí)提高了技術(shù)人員和小組成員解決工藝技術(shù)問題的積極性。2、間接效果3、QC小組成員素質(zhì)：通過本次活動(dòng)，小組成員的質(zhì)量意識，個(gè)人能力,QC知識,解決問題的信心以及團(tuán)隊(duì)精神都有了很大的提高。項(xiàng)目自我評價(jià)活動(dòng)前（分）活動(dòng)后（分）質(zhì)量意識45個(gè)人能力34QC知識34解決問題的信心45團(tuán)隊(duì)精神34質(zhì)量意識團(tuán)隊(duì)精神個(gè)人能力QC知識活動(dòng)前活動(dòng)后解決問題的信心小組活動(dòng)自我評價(jià)雷達(dá)圖制表制圖：賈紅月時(shí)間：2013年7月20日小組自我評價(jià)打分表表103）通過生產(chǎn)實(shí)踐證明，過程控制方法可靠、效果良好、質(zhì)量穩(wěn)定，有效地保證了厚板焊接角變形在工藝范圍內(nèi)，為公司的生產(chǎn)贏得主動(dòng)。經(jīng)公司研究決定將此項(xiàng)成果作為公司此類工程制作工藝參考依據(jù)，并由此編制了《焊接工藝細(xì)則卡》。

綜上所述，