冷箱箱板制作施工工法修改

1、.冷箱箱板制作施工工法完成单位：广西壮族自治区冶金建设公司主要完成人：黄霄章 王艳萍各位评委，今天我们发布的工法是冷箱箱板制作施工工法，首先，我给大家介绍一下冷箱的基本结构，（看图）冷箱是有箱板组装成的一个箱体，在箱体内部安装工作于极低温度状态的制氧设备，一个28000m3制氧冷箱大概有120快箱板组成，（看图）每块箱板的结构均为型钢框架和薄钢板面板。箱板制作有三个质量要求，即结构强度合格，密封性能良好和外形美观；其施工难题有装配精度要求高，外形尺寸一致，具有互换性、焊缝成形质量好，焊接变形小、面板无凹凸不平现象。2001年以来，我们先后承接了7套不同型号的冷箱箱板制作，形成了一套成熟的箱板制

2、作工艺，质量优良，生产效率高，成本低。第二，该工法的特点以往类似于冷箱板的铆焊构件（如平台、自动版等）的制作，采用手工气割下料，手工电弧焊焊接，组装采用手工逐个划线定位等，生产效率低，生产周期较长，构件尺寸偏差也较大。本工法的特点是按流水线作业方式组织生产，采用改进过的自动化CO2气保焊工艺，焊接变形小且焊缝形成质量符合要求，全过程采用机械化、胎具化加工，尺寸偏差小，加工效率高。第三，适用范围适用于空分设备冷箱箱板的制作和其他类似的板状结构件的制作。第四，工艺原理1、根据流水线作业方式具有劳动生产率高，采用流水线作业方式分5个不同工序来组织生产。2、CO2气体保护焊具有焊接变形小、焊接生产率高

3、的特点，但缺点是焊缝形成质量部佳，飞溅多。我们通过改进工艺和设备改良，保持焊接变形小何生产效率高的优点，同时焊缝形成良好，自动化程度高。3、在影响产品质量的人机料法环五个方面，我们重点加强机和法两个环节，采用机械化、自动化气割下料，采用针对性强、实用高效的框架组队及面板装配方法。第五，下面我重点解释只要工艺流水线作业生产组织方式是本工法关键点之一，只有这样才能提高生产效率，减低成本。1、型钢下料，型钢下料采用金属锯带床进行切割，金属锯带床切割精度高，效率高，劳动强度低。2、面板下料、拼接：面板拼接关键在于要求焊缝美观，焊接变形小。手工焊无法满足美观要求，埋弧自动焊不适于5mm薄板双面焊，普通C

4、O2气保焊焊缝形式不美观而且飞溅大。经过多次研究试验后采用CO2气保焊的送丝机构和控制电源，将CO2气保焊的焊枪固定在埋弧自动焊的行走小车上并配轨道，在焊接过程中加用SJ501焊剂保护焊缝以获得理想的外观质量，并消除飞溅和耀眼的光线，该焊接方式具有焊接变形小，焊缝美观，自动化的优点，是本工法的一个创新。第六，效益分析1、采用此工法施工的7项冷箱箱板制作工程质量合格率达100%，交付使用后没有发现任何质量问题，没有进行过任何返修。2、因为产品质量优良，截止目前，广西省内冷箱箱板制作工程绝大多数由我厂承接施工，为企业的生产发展做出了贡献。3、对比传统的工艺，一套28000m3制氧机冷箱箱板采用本法

5、生产，可以减少约200个工日，综合计算可降低直接成本约2万元。4、2004年以“保冷箱箱板制作质量控制”为课题开展的QC小组活动成果获得2004年底“广西施工企业QC获得成果一等奖”。第七，工程实例1、03年柳化28000m3空分装置冷箱板制作2、04年柳钢2000m3空分装置冷箱板制作3、06年万鑫钢铁公司6000 m3空分装置冷箱板制作4、07年至09年柳钢40000 m3空分装置冷箱板制作1、前言冷箱是空分设备（俗称制氧机，是用于从空气中分离提取氧、氮、氩、二氧化碳等气体的一种大型工艺装置，广泛应用于化肥、钢铁、煤化工等行业）的一个组成部分，其形状类似于一个长方形箱体，在箱体内部安装有工

6、作于极低温度状态（零下140）的分馏塔、换热器、氩塔等空分装置的核心设备；整个冷箱处于密闭状态并且内部空隙充满了绝热材料珠光砂，使里面的设备与外界良好隔热，保证系统工作于低温状态，因此得名冷箱（见图1-1）。一个典型的28000m3/h制氧机冷箱高62.4m，长14.8m，宽11.6m，总重约282吨，由120块箱板组成（箱板在工厂内预制后运至现场安装成一个整体）。每块箱板的结构型式均为型钢框架+薄钢板面板（见图1-2），尺寸规格分别为7x3.25m（106块）和6x3m（14块），高度均为0.28m。箱板制作有三个质量要求：结构强度合格，密封性能良好，外形美观，相应的箱板制作必须解决的施工难

7、题有：装配精度要求高，外形尺寸一致，具有互换性；焊缝成形质量好，焊接变形小；面板无凹凸不平现象。我公司从2001年至今，作为分包方先后承接了15000m3/h、20000m3/h、28000m3/h、40000m3/h等不同型号共7套空分设备冷箱箱板的制作合同，通过不断探索改进，形成了一套成熟的箱板制作工艺，不仅产品质量优良，而且生产效率高、成本低。2004年，我们以“保冷箱箱板制作质量控制”为课题开展的QC小组活动成果获得该年度“广西施工企业QC活动成果一等奖”。2、工法特点类似于箱板的铆焊结构件（如平台、制动板等），在生产组织形式上一般采用一个班组完成构件的全部工序的方式，同时采用以下的传

8、统制造工艺：下料采用手工切割（型钢、筋板）或半自动切割（面板），焊接大量采用手工电弧焊，少量采用CO2气保焊，装配采用手工逐个划线定位，逐个工件组焊的方式，其缺点是生产效率低，生产周期较长，而且构件尺寸偏差也较大，产品的整体感观质量有待提高。本工法特点是：按流水线作业方式组织生产，生产效率高、成本低；采用改进的自动化CO2气保焊工艺，焊接变形小且焊缝成形质量符合要求；全过程采用机械化、胎具化加工，尺寸偏差小，加工效率高。3、适用范围3.0.1本工法适用于空分设备冷箱箱板的制作。3.0.2本工法适用于其它类似的板状结构件（框架、面板组合构件）的制作。3.0.3本工法的流水线作业方式只适用于批量生

9、产（40件以上）。4、工艺原理4.0.1流水线作业方式具有劳动生产率高，生产成本低，产品质量稳定的特点，我们根据箱板结构相同，钢材规格一致，批量大的特点，采用流水线作业方式分5个不同工序来组织生产。4.0.2 CO2气体保护焊具有焊接变形小、焊接效率高的特点，但缺点是焊缝成形质量不佳、飞溅多，我们针对普通的CO2气体保护焊方法进行改进工艺和设备改良，保持焊接变形小的优点，同时焊缝成形良好、自动化程度高。4.0.3在影响产品质量的“人”、“机”、“料”、“法”、“环”五个方面，我们重点加强“机”和“法”两个环节，采用机械化、半自动化切割下料，采用针对性强、实用高效的框架组对及面板装配方法。5、施

10、工工艺流程及操作要点5.1箱板制作的工艺流程如下：生产组织与计划型钢、筋板下料面板下料、拼焊 立柱钻孔型钢框架组对焊接外形尺寸、焊缝检验合格面板与型钢框架组对焊接局部调平、矫直尺寸、焊缝检验不合格合格转防腐施工工序5.2操作要点5.2.1生产组织1）同一个冷箱，每块箱板的结构都是一样的（仅长、宽方向分为几个不同的尺寸系列），而且面板厚度、型钢规格也统一，再加上箱板的工程量接近300吨，能够满足流水线生产作业的基本条件，因此我们分为以下5个工序采用流水线作业方式安排5个生产班组进行制作：型钢、筋板下料工序；面板下料、拼焊工序；框架组对、面板组对工序；焊接工序；调平、矫正工序。2）流水线作业的生产

11、组织方式是本工法关键点，只有这样才能提高生产效率，降低成本。5.2.2生产计划生产计划主要解决以下几个问题：根据不同高度、不同宽度箱板的块数，经优化组合得出需要采购的面板和框架型钢的的定尺尺寸、采购数量，以减少材料浪费、减少拼焊工作量。编制型钢、面板的下料图，有效地指导工人下料，提高工效。5.2.3型钢下料1） 型钢下料采用金属带锯床进行切割。与手工氧-乙炔切割相比，金属带锯床切割具有以下优点：加工精度高，加工效率高，节约人力（切割端面平整，无须人工再用磨光机进行二次修磨）。2） 加工方法：用行车将型钢吊到滚筒工装架上，手工向前推移动工件，移至指定位置后对刀确认，启动按钮自动夹紧工件，启动按钮

12、自动进刀切割，切割完毕后自动停止并启动按钮复位，移出工件后用行车吊走。3） 配套工装：在金属带锯床前后各放置两组滚筒架，以便快速且易于移动型钢工件。布置方法：滚筒架距锯床1米，滚筒架之间间隔2.5米。4） 注意事项：因为型钢毛坯件的端面垂直度达不到设计要求，且经常存在皱折、重皮现象，因此应先将型钢一端切割去10mm左右，再以此为基准面用钢卷尺测量用划针划线量取长度后进行切割。5.2.4立柱钻孔1） 型钢框架的两侧为28号工字钢立柱，在工字钢的腹板上开有直径8-24mm的通孔。2） 加工方法：用行车将工字钢吊到滚筒工装架上，测量划线确定孔位，手工前后移动工件，移至指定位置后用摇臂钻进行钻孔加工。

13、3） 配套工装：钻孔用的滚筒工装架采用40号槽钢为基座制成，槽钢长约9m，在上面每间隔0.6米放置一个滚筒。滚筒做法：两端用L63角钢作支撑（与槽钢焊接），中间用直径32mm的圆钢作横梁，圆钢外部套一根直径45mm的钢管作为滚筒。5.2.5筋板下料采用数控火焰切割机进行切割。将钢板用行车吊到数控火焰切割机工作面上，向电脑中输入预先用CAD制好的加工图，启动机器即可自动切割。数控火焰切割具有以下优点：加工效率高，切割面平整、美观。5.1.6面板下料、拼焊1） 采购到的开平板尺寸一般在1500-1800之间，因此面板需在宽度方向进行拼接，拼缝采用双面焊对接接头形式。2） 面板拼接的关键点在于要求焊

14、缝美观、焊接变形小。手工焊无法满足美观要求，不予考虑；埋弧自动焊成形美观但是焊接变形大，不适合用于5mm厚薄面板的双面焊；普通CO2气体保护焊焊接变形最小，但焊缝成形不够美观，须加以改进。3） 经过多次研究试验后采用以下焊接方式：使用CO2气体保护焊机的送丝机构及控制电源，将CO2气体保护焊的焊枪固定在埋弧自动焊的行走小车上并配以轨道，在焊接过程中用SJ501焊剂保护焊缝以获得理想的外观成形质量。该焊接方式具有焊接变形小，焊缝美观，自动化的优点，是本工法的一个创新。4） 在面板拼焊工序中采用H型钢重物来镇压钢板。此措施有两个作用：首先是5mm厚度的面板容易波浪变形和移位，影响钢板对接的效率和对

15、接质量，H型钢可以压平钢板及防止窜位；另外，H型钢重物增加了焊接件的刚性，可以减少钢板的焊接变形。5.2.7框架组对1） 型钢框架组对在架空平台上进行操作，在架空平台上划线定位并焊接辅助定位板起到组对胎具的作用。2） 架空平台用5根长3.6米的H型钢HM600间隔2米铺设而成，铺设要求：先用水平仪找平H型钢的上表面，并垫支牢固，然后在H型钢两端用L63的角钢将5根H型钢分别连接起来组成一个整体，防止其移位、变形。3） 在架空平台H型钢的上表面测量放线，定出框架的轮廓控制线并打样冲标识清楚，该轮廓控制线即为框架组对时零件的定位基准。为便于组对操作，在四周的轮廓控制线适当位置点焊上限位板。4） 组

16、对顺序：先组对框架立柱，然后再组对横梁，再下来组对横撑，最后组对筋板和斜撑。组对方法：通过行车将工件起吊并置于H型钢预定位置处，用小锤轻微打击调整工件使其对准定位基准线，检查合格后将工件点焊固定。5） 整个框架的零件全部组对并点焊牢固后，用行车将框架吊离架空平台进行正式焊接，然后进行下一个框架的组对。5.2.8面板组对1） 型钢框架焊接完毕检查外形尺寸合格后，与面板组对成一块完整的箱板。面板组对同样是在架空平台上进行操作，架空平台做法同上，但无须放线及加焊定位板，仅要求平整牢固即可。2） 组对顺序：先将框架置于架空平台上，然后在框架上测量放线划出面板的定位基准，最后将面板铺设在框架上。组对方法

17、：用撬棍和铁锤来调整面板的一侧使其和框架宽度方向的定位线吻合，检查合格后点焊固定该侧，然后用直径250mm的圆钢作为镇压重物向另一侧（即长度方向）滚动压平面板，在滚动压平面板的同时每间隔150mm将其与框架点焊固定。3） 面板组对的特殊措施：因为钢板薄，组对前钢板或多或少存在局部凹凸不平的情况，用圆钢作镇压重物压平面板只能消除凸起的部位，无法消除下凹部位，因此在组对过程中发现有下凹超标的部位可在下面加焊临时的角钢（与框架构件连接），使其反向变形从而能够压平。另外，面板拼缝的焊缝余高与型钢接触的地方会影响箱板的平面度，需将相碰处的焊缝余高打磨至与母材平齐。4） 面板四周全部与框架点焊牢固后，用行

18、车将装配好的箱板吊离架空平台进行焊接，然后进行下一块箱板的组对。5.2.9面板焊接1） 面板与背面的横撑、斜撑的连接焊缝为间断焊，间隔长度为300mm。焊接采用手工电弧焊，在焊接前先用钢直尺在面板上统一画出各条间断焊缝的起点位置、终点位置，确保焊缝长度符合设计图纸要求，做到焊缝整齐、美观且效率高。2） 面板与立柱、横梁的连接焊缝为连续角焊缝，焊接采用CO2气体保护焊。在焊接操作中作以下改进将CO2气体保护焊的焊把固定在埋弧自动焊的行走小车上并配以轨道使其能自动行走，焊接过程中无须人工手持焊把移动，该措施可以提高自动化水平，从而降低劳动强度、提升工作效率。3） 焊接顺序：先焊面板与立柱、横梁的连

19、接焊缝，后焊面板与横撑、斜撑的连接焊缝；面板与立柱、横梁的连接焊缝先焊长度方向的焊缝，后焊宽度方向的焊缝。5.2.10调平、矫正1） 面板与框架连接的焊缝焊接完毕后，因为焊接变形的原因，可能会存在以下质量缺陷：面板局部平面度超差（局部凹凸不平），框架立柱在长度、宽度方向的弯曲变形，整块箱板扭曲变形，对于超标的偏差须进行调平、矫正处理。2） 立柱在高度方向弯曲变形的处理：将箱板置于平台上，在箱板上面放置一个重物（1-2吨，如焊接转胎等），然后用烤矩加热变形处立柱（工字钢）的上半部或下半部（根据变形方向确定，加热区域为三角形状），加热过程中随时进行测量，合格后停止加热。箱板扭曲变形也采用该法进行处

20、理。3） 立柱在宽度方向弯曲变形的处理：将箱板置于平台上，用烤矩加热变形处立柱（工字钢）翼缘的外侧面（加热区域为直线形状），加热过程中随时进行测量，合格后浇水冷却定形。4） 面板局部凹凸不平的处理：对面板平面度超差部位用点状火焰加热后用木锤捶击调整，返修质量符合空分集团要求。6、材料与设备表6.1主要施工机具和工装如下：序号名称规格数量用途1金属带锯床GB42352用于型钢切断2数控火焰切割机CNC-CG4000B1用于筋板下料3半自动切割机CG-1002用于面板切割4CO2气保焊机KR-50035交流焊机BX3-50086摇臂钻Z3732B1用于立柱钻孔7镇压重物AH型钢HW400,L=8m

21、1用于面板拼板8镇压重物B250mm圆钢,L=3.2m1用于面板框架组对9镇压重物C1-2吨的重物,如焊接转胎1用于箱板调平10吊具2套用于箱板起吊11组装平台H型钢HM600,8mx4m2套用于框架/面板组对12滚筒架A2.5x0.8x0.6m长x高x宽4套用于型钢切断进料13滚筒架B10x0.4m长x宽1套用于型钢钻孔进料7、质量控制7.0.1箱板制作质量应严格遵守设计图纸、企业标准、技术协议书的具体规定。7.0.2箱板制作的允许偏差项目见表7.1。箱板制作允许偏差表7.1检验项目允许偏差1、冷箱板的长度±2mm2、冷箱板的宽度±2mm3、冷箱板的对角线差5mm4、冷箱

22、板的定位孔距±2mm5、冷箱板的直线度2mm6、冷箱板的局部平面度1.5mm/1米范围内7、焊缝外观质量焊缝宽度差 2mm焊缝表面余高02mm焊缝边缘直线度2mm7.0.3对上述技术文件中没有明确的质量要求，按GB50205-2002钢结构工程施工质量验收规范中钢平台分项的规定。7.0.4为确保型钢零件长、宽尺寸偏差及端面的平直度，必须采用金属带锯才能一次加工合格。7.0.5为确保箱板的长、宽及对角尺寸偏差，采用定位胎具进行框架装配是十分有效的保证质量的方法。7.0.6为了保证箱板的直线度、局部平面度，必须采取能够减少焊接变形的多种综合措施，并在焊接过程严格遵守工艺纪律。8、 安全措

23、施8.0.1生产车间必须设置安全通道并保持畅通无阻。8.0.2生产过程中工件频繁起吊倒运，应采取特殊的安全技术措施：1） 面板使用自紧式夹钳起吊倒运，起吊前应注意检查夹钳是否卡紧；2） 单根型钢工件采用粗麻绳起吊倒运有效防止工件滑动及易于松钩。3） 框架使用钢丝绳和卸扣起吊倒运，起吊前应注意检查卸扣是否锁紧；4） 箱板半成品倒运时采用吊环螺钉穿过立柱螺孔倒运，箱板成品倒运时采用板钩夹紧立柱上翼缘倒运。8.0.3成品箱板堆放时高度最多不得超过6层。同时，用手扶持箱板对正堆放时应注意避免压伤手指。8.0.4使用圆钢作为镇压重物装配面板时，应配置一些楔形钢块以备防止圆钢意外滚动，同时在中途休息或下班

24、时圆钢不得放置在箱板上。8.0.5使用金属带锯床切断型钢时，严禁在对刀过程中手和头越过防护罩，以免受到伤害。9、 环保措施9.0.1金属带锯床切断型钢时，锯片需要不断地注射冷却液体，该冷却液带有油污，不得直接排到地面上以免造成环境污染，需集中回收处理。9.0.2数控火焰切割机、半自动切割机切割面板、筋板时会产生大量的扬尘，预先在工件附近的地面上喷洒自来水，可以有效减少扬尘产生。10、 效益分析10.0.1采用此工法施工的7项冷箱箱板制作工程质量合格率达100%，交付使用后未发现任何质量问题，没有进行过任何保修，用户和总承包方表示非常满意，为企业赢得了社会信誉。10.0.2因为产品质量优良，国内

25、著名的空分设备制造厂家如杭氧股份公司，开封空分集团公司，开封东京空分公司均有委托我厂分包冷箱箱板制作业务。截至目前，广西境内的冷箱箱板制作工程绝大多数由我厂承接施工，为企业的生存发展作出了贡献。10.0.3对比传统的工艺，一套28000m3/h制氧机冷箱采用本工法生产，可以缩短约20天的工期，减少工时约200个工日，综合计算可降低直接成本约2万元。10.0.4 2004年以“保冷箱箱板制作质量控制”为课题开展的QC小组活动成果获得2004年度“广西施工企业QC活动成果一等奖”。11、 工程实例11.0.1事例1：柳州化工股份有限公司28000m3/h空分装置冷箱制作工程1、 工程概况本工程为广西柳州化工股份有限公司28000m3/h空分装置冷箱制作工程，开工时间2003年3月17日，竣工时间2003年5月1日，工程量282吨（不含设备支架，平台楼梯部分