薄板焊接工法.pdf

薄板焊接工法 薄板焊接工法 中冶天工建设有限公司 中冶天工建设有限公司 目 录 目 录 1 前言 1 2 工法特点 2 3 适用范围 4 4 工艺原理 4 5 施工工艺流程及操作要点. 5 5.1 操作流程图 . 5 5.2 操作要点 . 5 6 材料与设备 . 7 7 质量控制 7 8 安全措施 8 9 环保措施 8 10 效益分析 . 9 11 应用实例 . 9 薄板焊接工薄板焊接工法 法 薄板焊接工法 中冶天工上海十三冶建设有限公司钢结构分公司 贾建波 1 前言 近年来，随着我国加工贸易行业的迅猛发展，薄板钢结构已普遍应用于食品 加工业、冶金行业、空分设施及非标设备等。 目前我公司承揽工程有巴西csa2 #高炉工程除尘管道、伊泰冷箱、目前世界最 大的八套德国林德冷箱等，其加工最大的技术难题是薄板焊接及其变形控制。此 类工程对内在质量及表面观感质量均较严格。常用板材为q235b，板厚为 24mm， 其平整度控制每米 2mm以内， 整体平整度不超过 3mm， 要求 10rt抽检 （射线探伤） 。 针对此类工程特殊要求，公司成立攻关小组，通过多种焊接试验，总结出一 套合理的薄板对接焊接工法，即利用厂内常用设备优化组合,半自动切割机与气体 保护焊机相结合使用，将气保焊枪固定在 cg1-30 型半自动切割机上，利用半自动 切割机轨道作为焊接导轨（如下图）进行焊接。经实践证明其效果显著，rt 抽检 合格率达 98以上，且其成型美观。此方法受人为因素影响小、自动化程度高、 热输入量小，从根源上扼制焊接缺陷的产生，并最大程度控制其变形，在薄板焊 接方面具有较大的推广意义。 1 薄板薄板焊接工法 焊接工法 2 工法特点 2.0.12.0.1 充分利用现有设备进行组合，提高操作的自动化程度，减少人为因素对焊接 质量的影响。 2.0.22.0.2 简化焊接操作，最大程度降低操作人员的劳动强度。 2.0.32.0.3 热输入量小，从根源上最大程度控制其焊接变形。 2.0.42.0.4 质量效果显著，最大化提升工作效率，最大化降低生产成本。 2.0.52.0.5 最大程度地缓解焊接人员的视觉伤害及有害气体伤害。 2.0.62.0.6 气体保护焊接相对于其它焊接方法所产生的粉尘和有害气体较低。 2.0.7 2.0.7 气体保护焊接产生的废弃物较少。 2 薄板焊接工薄板焊接工法 法 此工法试件 rt 检测焊缝等级为一级 此工法试件 rt 检测焊缝等级为一级 手工电弧焊试件 手工电弧焊试件 3 薄板薄板焊接工法 焊接工法 埋弧焊接试件 埋弧焊接试件 3 适用范围 3.0.13.0.1 本工法适用于焊缝质量等级及外观要求较高的 24mm 薄板熔透对接焊。 3.0.23.0.2 本工法可推广适用于外观要求较高的 26mm 薄板非熔透对接焊。 4 工艺原理 4.0.1 4.0.1 4mm 及以下薄板对热源极为敏感，并且一旦受热极易变形，用传统的矫正方 法很难达到理想的效果。此特性决定了其焊接不能采用手工焊、埋弧焊等焊接方 法，因其焊接残余应力过大，所以变形较大，因此不能满足施工质量要求。氩弧 焊虽能得到较好质量的焊缝和外观，但焊接成本太高，生产效率较低，不利于结 构性薄板的批量焊接。 4.0.24.0.2 气体保护焊与半自动切割机有机结合，将气保焊枪固定在半自动切割机上， 并按焊接工艺调整好电流、电压及小车运行速度进行焊接，既能克服手工焊、氩 弧焊焊接方法的缺陷，又能满足薄板结构批量焊接的需求，焊缝质量高、观感质 量好。 4 薄板焊接工薄板焊接工法 法 5 施工工艺流程及操作要点 5.1 操作流程图 工作平台准备工作平台准备工作平台准备工作平台准备 板件下料板件下料 辊床矫平辊床矫平 板边打磨板边打磨 组对 组对 定位焊 定位焊 焊前打磨 焊前打磨 气体保护焊接气体保护焊接 无损检测 无损检测 5.2 操作要点 5.2.15.2.1 控制板材下料精度 为确保拼板时组对间隙均匀，板材下料时必须保证其切割边缘的直线度控制 5 薄板薄板焊接工法 焊接工法 在1mm 范围之内、其切割面必须光滑、剪切面应无飞边、毛刺。 5.2.25.2.2 薄板在装配前需辊床矫平 因薄板在切割过程中存在应力，其内在应力对薄板变形控制很不利，尤其是 经较大焊接电流的输入后，其两种应力的叠加及重新分布，使其变形很难控制。 5.2.35.2.3 薄板拼接的装配间隙必须调整均匀 1 为保证薄板的焊接，既不击穿又能保证一定的熔深，这样拼板时必须调整 其组对间隙均匀。 2 组对前，采用角向磨光机对切割边缘打磨倒角，组对时可根据板厚不同， 在接口处均布 12mm 厚的临时小板条， 以使其组对间隙均匀， 定位焊后将其取出， 严禁将其残留在焊缝内部。 3 在组装过程中，一旦出现局部间隙超标，必须采取补焊措施。 5.2.45.2.4 定位焊质量直接影响正式焊接的内在及外观质量 1 组对间隙调整到位后，采用气体保护焊进行定位焊，其焊肉尺寸应小于板 厚的 2/3。 2 定位焊呈点状分布，长度不宜超过板厚的 2 倍，定位焊距离为 150300mm， 以保证板件接缝处平整、牢固为佳。 3 焊前将焊点处进行打磨，以保证焊透，避免影响焊缝质量。 5.2.55.2.5 半自动二氧化碳气体保护焊焊接 1 焊接准备工作就绪，在焊缝两端分别设置引弧板、熄弧板，引弧板和熄弧 板大小为 80100mm。 2 铺设好半自动切割机轨道、放置好半自动切割机、将二氧化碳气体保护焊 焊枪架设到切割机之上，调整焊枪与焊缝的距离，调整好气保焊机的电流、电压 和半自动切割机运行速度，然后进行焊接。 3 反面焊接前将焊根用角向磨光机打磨清理，然后再进行焊接，适当加大电 流、电压，以增加焊接熔合比和焊缝熔深。 其焊接参数如表 5.2.5。 6 薄板焊接工薄板焊接工法 法 表 5.2.5 二氧化碳气体保护焊焊接 表 5.2.5 二氧化碳气体保护焊焊接 参数 焊接过程 电流 （a） 电压 (v) 运行速度 (mm/min) 送丝速度 (mm/s) 备注 正面焊接 150180 2030 450500 5080 打磨焊点 反面焊接 165185 2535 480550 5090 反面焊根清理 6 材料与设备 6.0.16.0.1 设备见表 6.0.1。 表 6.0.1 使用设备 表 6.0.1 使用设备 序号 名称 型号 单位 数量 备注 1 气保焊机 nb-500kr 台 1 上海施威 2 二氧化碳气保焊枪 - 把 1 - 3 半自动切割机 cg1-30 型 台 1 - 4 角向磨光机 125mm 台 1 - 5 半自动切割机轨道 - 段 2 - 6 x 射线检测仪 - 台 1 - 6.0.26.0.2 材料见表 6.0.2。 表 6.0.2 使用材料 表 6.0.2 使用材料 序号 名称 型号 1 气保焊丝 1.2mm 2 co2-ar混和气 - 7 质量控制 7.0.17.0.1 技术标准及规范 7 薄板薄板焊接工法 焊接工法 钢结构施工质量验收规范gb50205-2001 建筑钢结构施工技术焊接规程jgj81-2002 7.0.27.0.2 焊缝质量控制见表 7.0.2。 表 7.0.2 焊缝质量控制 表 7.0.2 焊缝质量控制 检查项目 检查方法 和机具 控制指标 控制 情况 内在质量 rt 一次抽检合格率 98 良好 余高 焊接检验尺 01.5mm 良好 咬边 焊接检验尺 0.05t，且0.5mm;连续长度100mm， 且焊缝两侧咬边总长10焊缝全长 良好 外 观 直线度 粉线 1.5mm 良好 8 安全措施 8.0.18.0.1 坚决贯彻“安全第一，预防为主” 的安全生产方针，并制订具体、可行制 度及相关措施。 8.0.28.0.2 建立、健全安全管理制度和保证体系，安全生产责任落实到人、到岗，定期 检查监督。 8.0.38.0.3 全员必须树立牢固的安全意识，不伤害自己、不被别人伤害、不伤害他人。 8.0.48.0.4 施工前技术人员必须进行安全交底，针对具体工程情况识别安全隐患，并履 行告知义务及应急措施。 8.0.58.0.5 操作人员上岗前必须经过专业技术和安全教育方面的培训。 8.0.68.0.6 严格按照安全规程操作，做到安全用电。 8.0.78.0.7 焊机二次线不得固定在钢柱、钢梁、及厂房其它部位，只能接在与其加工相 关的马凳上，以防厂房整体带电造成人员触电伤亡。 8.0.88.0.8 发现有人触电，不得直接用裸手去拉，必须使用绝缘物品将其拉开，并及时 切断电源。 8.0.98.0.9 规划出焊接区域，并设好挡板预防焊接弧光伤害他人。 9 环保措施 9.0.19.0.1 注意做好焊丝盘和焊丝头等废弃物的回收工作。 9.0.2 9.0.2 检测时做好防止射线伤害工作。 8 薄板焊接工薄板焊接工法 法 10 效益分析 10.0.110.0.1 质量方面 此工法从一定程度上提高了焊接的自动化程度，避免了气体保护焊接由于焊 工操作波动对焊接产生的影响，既减少焊缝接头、又提高了焊缝质量，焊波均匀、 直线度流畅。采用本工法进行薄板焊接，热输入量小，其焊接变形极小，使薄板 拼接焊缝无损检测一次合格率达 99以上，焊缝成型美观，观感质量优良, 同时， 能较好满足规范、标准的要求。 10.0.2 10.0.2 生产效率方面 即提高了焊接速度，又提高焊接一次合格率，其返工率基本降至“0” ，大幅 提升了焊接效率。 10.0.3 10.0.3 成本方面 与以往质量等级高的薄板焊接方法相比，其成型好，返工率低，其返修成本 大幅降低，其自动化程度的提高，使焊接缺陷发生率很低，其打磨成本也成倍减 少，同时其操作人工成本随着自动化程度的提高也大幅降低；无需购置新设备， 利用现有设备优化组合，减少了设备投资。 10.0.4 10.0.4 环境保护方面 本工法释放的烟尘和有害气体较少，有利于环境保护。 10.5 10.5 职业健康方面 本工法自动化程度的提高，大幅降低了操作工人劳动强度，也缓解了半自动 焊操作人员紧盯熔池电弧光对其视觉的伤害，减小了有害气体对人身的伤害。 11 应用实例 11.0.1 11.0.1 2007 年 11 月 21 日2008 年 3 月 20 日制作的巴西 csa 工程，其除尘管 道本体所有板材均为 4mm，共 150 吨，其管道焊缝长度达 6000m。应用此工法进行 除尘管道焊接，其焊缝合格率 99,焊材损耗降低了 30，其人工成本降低了 20 ，其砂轮节约 10，气体使用有效率达 98。 11.0.2 11.0.2 2007 年 10 月 25 日至 2007 年 11 月 10 日,长材隔热封墙系统，隔热墙板 厚 6mm,制作量 100 吨。板件接料焊缝全部采用了此工法焊接，经过实践证明，构 件变形小，焊缝均匀,质量和观感良好，构件一次验收合格率达到了 99以上，其 人工成本降低了 18，其辅材费降低 12。 9 薄板薄板焊接工法 焊接工法 长材工程隔热封墙板接料 长材工程隔热封墙板接料焊缝长材工程隔热封墙板接料 长材工