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大型建筑钢柱焊接工艺的研究

放大字体  缩小字体 发布日期:2016-11-17   来源:/甘肃机电职业技术学院   作者: 王泽荫
本文通过对大型建筑钢柱焊接时存在的烧穿、未焊透、气孔、焊接变形等焊接缺陷的研究与分析,找出了问题存在的原因,并针对不同的问题及原因,提出了改进焊接参数、改变焊接顺序、增加焊接工装等解决措施,使得产品质量有了很大的提高。

随着钢构建筑的发展,对于钢构件,无论是从数量上还是质量上都有了更高、更新的要求。某钢构厂承接的大型建筑钢柱在生产质量方面曾出现了烧穿、未焊透、气孔、垂直度超差等缺陷,经过对材质、工艺等因素的分析,找出了问题的根源所在,并经过改进,使得该产品的质量达到合格标准。
 
1    焊接工艺
        本产品所采用的材质为Q345B,原来的焊接工艺参数如表1所示。
        工件的坡口型式如图1所示。焊缝截面形状及焊脚尺寸如图2所示。
 
2    存在的问题及原因
        该钢柱的结构简图如图3所示,(该钢柱的结构比较复杂,本文仅以法兰盘与圆管状柱身的焊接为研究对象)。


 

2.1    法兰盘与柱身的垂直度超标
        加工完成的工件,经检验,发现存在法兰盘与柱身的垂直度超标的问题。究其原因:工件较大(长度为18000mm),在施焊过程中,无论是在车间还是现场,由于条件限制,大多情况下是将组对好的工件按图4所示的位置摆放施焊。

        为了操作方便,操作者总是先焊接工件上半部分,焊接的位置、顺序、方向如图5所示。在重力和热熔作用下,法兰盘焊接平面与柱身轴线上部之间的夹角将小于90°,与之对应的另一边的夹角则大于90°;当焊完上半部分

翻面焊接另一边时,已经形成的垂直度偏差,很难再通过焊接热变形回复,即使进行焊后矫正,总还会留下变形余量,不能完全回复到90°的垂直度。对于变形量较大的构件,机械矫正时甚至还会出现焊缝被撕裂的现象[1-2]。以上缺陷主要是因焊接顺序不当造成。

2.2    烧穿、未焊透、气孔缺陷
        经采用pxtu-350+超声波探伤仪对焊缝进行探伤和观测检验,大约30%的产品存在烧穿、未焊透、气孔等缺陷,缺陷超过国家标准值,初步鉴定为不合格品。部分不合格品经返修后达到合格,但仍有10%左右的产品为不合格品。
        存在以上缺陷的主要原因是:(1)操作者为了提高工作效率,有意改变焊接参数(主要是增加焊接电流);(2)环境湿度(该企业所处的地理位置为降雨量较多、空气湿度较大的地区);(3)操作者的水平问题[3]。
 
3    解决方法
        经过现场观察和对存在的问题进行分析,解决的办法主要有以下几个方面:
3.1    改进焊接工艺
        改进后的焊接工艺如表2所示[4-5]。
3.2    改变焊接顺序
        焊接时,焊接顺序如图6所示。首先焊接“1”,翻面,之后焊接“2”和“3”;再翻面,焊接“4”[6]。
3.3    增加焊接工装
        采用焊接工装,保证工件在焊接时,柱身保持水平放置,法兰盘的下沿离开地面。最好采用自调式焊接滚轮架,该机构不仅能满足柱身保持水平放置的要求,还可以快速、方便地对工件进行翻转,简化了工件翻面的操作难度,减少了辅助工时[7]。

 
 

4    结束语
        经过以上的改进,产品质量有了明显的提高,产品一次合格率达到了95%以上,部分不合格产品的缺陷种类和范围也明显减少,通过返修, 产品可达到100%合格。这种改进方法也存在着一定的不足之处:焊接成本增加,焊接效率降低。因此在实际生产时,要根据情况酌情处理。
 

 
 
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