金结车间工艺与生产问题探讨

1、与工艺设计部交流内容与工艺设计部交流内容金属结构车间技术组l 认识金属结构车间 l 探讨金结车间的几个技术难点 l 探讨如何控制金结车间质量 l 编写金结工艺的几点建议 l 探讨几个焊接问题 l 金结工艺举例 l 关于焊接工艺评定 l 关于监理与设备监理l 如何做好技术管理 l 关于无损检测 l 金结车间现代化焊接方法展望 认识金属结构车间 、金结概况 发展史：金结车间发展从2000年以后开始随着赛瑞公司的成长而发展起来，经过05年分成2个车间，到07年再度合并成一个车间。02年100多人，现在400多人，最多时500多人（下料未分出去时）。年产吨位现在15000吨，07年成立计划组、技术组、

2、钳工划线班，进一步提高了生产计划及产品质量管理水平。02年大无缝168环形炉，03年168厂非标设备如再加热炉，冷床，还有彩板炉，04年以后二炼钢，三炼钢热轧生产线(钢包回转台，钢水罐，炉壳，冷床，拉矫机）到后来阿尔斯通水电产品，西马克电炉（炉壳，摇架），MMK,OMK冷床项目，还有达涅利等国外公司冶金设备，大无缝轧管460，258，720扩管项目，再到大连华瑞风电增速机架，机舱框架产品。主要生产设备：卷板机5台： 压力机3台：DST350T双柱压力机（200t）、315T单臂液压机（200t）、300T四柱液压机（100t）。*最近又增添了一台1500T压力机（09年11月）喷砂房3间：三期

3、2间，二期1间，通过式抛丸机 Q6912（喷漆间10吨跨）埋弧焊机3台，二氧电焊机约150台：唐山松下KR500型氩弧焊机8台、天车11台：50t（3台）、20吨（4台）、10吨（4台），电葫芦：7台。焊接变位器：4台 承重30t（1台）、20t、15t、12t。燃气台车式热处理炉：使用尺寸12.55.57.8（m）:200T、16.56.23.5 （m）:140T 焊材烘干箱两台:YZH2150/台车式电阻炉： NS9768 21.51.3（m）坡口倒角机2台，刨边机1台型材煨弯机2台，1台为车间自行研制，168厂36c槽钢制弧工作。、金结工艺流程 生产准备车间转来件单件调形开坡口打磨预热装

4、焊焊接调形探伤去应力退火探伤喷砂做漆机加工面漆 金属原材料：板材、型材、铸锻件、探伤板、方向性钢、了解材质证明书、化学成分、原材料出厂尺寸公差、下料件尺寸公差、去割渣等。 探讨金结车间的几个技术难点v常见异种钢的焊接工艺：常见异种钢的焊接工艺：简化为F-F、F-S(A+M)、S(A+M)-S(A+M)v选择焊接材料原则选择焊接材料原则：化学成分：不同铁素体钢焊接时，选用与合金含量较低一侧的母材相匹配的焊接材料、当施工现场无法进行焊前预热和焊后热处理时，铬钼耐热钢之间的焊接亦可采用含铬、镍为25Cr-13Ni的焊材或镍基焊条；不同奥氏体钢焊接时，应保证熔敷金属的Cr、Ni、Mo、Cu的主要合金元

5、素的含量不低于合金含量较低一侧母材标准规定的下限值、对有防止晶间腐蚀要求的焊接接头，应采用熔敷金属中含有稳定化元素Nb、Ti或保证熔敷金属含碳量小于或等于0.04的焊接材料；铁素体钢与奥氏体钢焊接时，应选用奥302或奥307、当使用温度高于450550时，且焊接接头承受较高应力水平时，应选用高镍奥氏体焊条，如奥502或奥507、当使用温度高于550时，且焊接接头承受较高应力水平时，应选用镍基焊接材料。力学性能：不同铁素体钢焊接时，接头的抗拉强度不应低于两种母材标准规定的下限值。预防焊接变形：预防焊接变形： 焊接变形原因： 某一部位加热膨胀周围阻碍膨胀压应力温度压应力屈服强度如低碳钢在600屈服

6、极限几乎为零塑性变形冷却温度收缩压应力消失压塑性变形保留冷却后尺寸减少 焊接应力及变形危害： 断裂韧性差（低温、动载荷）、高拘束度、应力水平较高裂纹的产生与扩展 焊接残留应力+应力集中+焊接缺陷影响+外加应力叠加巨大经济损失生命财产安全 焊接残留应力应力腐蚀 应力的释放和平衡机加过程中，焊件的机械加工精度和尺寸变化焊件产生新变形 角变形附加应力 焊接变形分类： 基本形态有六类：纵向收缩、横向收缩、角变形、弯曲变形、波浪变形、扭曲变形 角变形：当焊缝截面不对称、焊接先后不一、顺序不恰当时，焊缝在厚度方向上的横向收缩不均匀造成的，焊件厚度越大，填充金属越多，角变形越大。 弯曲变形：当焊缝位置在构件

7、上布置不对称、结构形状不对称时，施焊次序不恰当时。 波浪变形：薄板结构中，焊缝的纵向收缩对板边缘造成压应力，使焊件局部凸出。 扭曲变形：因装配和施焊程序不恰当，引起纵向收缩和横向收缩没有一定规律的变化，造成构件整体尺寸和形状扭曲。 预防焊接变形的措施： 1.设计方面：1）合理的选择焊缝的尺寸和形式2）尽可能减少不必要的焊缝3）合理安排焊缝的位置。 2.工艺措施： 1）反变形法 ：预先估计好结构变形大小和方向，在组对时给一个相反方向的变形和焊接变形相抵消 2）刚性固定法：做工装卡具固定钢板工件限制变形。 3）合理的选择焊接方法和规范 4）选择合理的装配焊接顺序 预防焊接变形举例：调形、矫正焊接变

8、形：调形、矫正焊接变形：、金属结构件调形工艺守则一、基本原则：1、焊接件矫直调形可以在压力机、滚扳机上进行，也可采用热矫正。2、少量的小件可用手工平直，但要使用平锤，尽量避免用大锤直接打钢材,如直接用大锤平直则锤头应平落，锤痕不应超过0.5mm.。3、当焊接件有硬弯或超过冷矫直的允许值时均需加热矫直。热矫直的件不许放在潮湿的地上。4、不同的加热位置可以矫正不同方向的变形，加热位置应选择在金属较长的部位，即材料弯曲部分的外侧。如果加热位置选择错误，不但不能起到应有的矫正效果，而且可以产生新的变形，与原有的变形叠加，变形将更大。二、不同材质加热温度、表面颜色及冷却介质：序号材质温度表面颜色冷却介质

9、备注1低碳钢eg Q235600800褐红色樱红色水8502普通低合金结构钢egQ345600800褐红色樱红色空气缓冷3中碳钢eg、橘黄色暗黄色空气4锰钢egn V钢，ni亮樱红色橘黄色空气缓冷三、加热方式的选择： 点状加热 加热区域为一定直径的圆圈状的点，根据钢材的变形情况可以加热一个点和多个点。 线状加热 加热时火焰沿直线方向移动或同时在宽度方向作一定的横向摆动，可选择直通加热、链状加热和带状加热三种。 三角形加热 加热区域呈三角形,常用于刚性较大构件弯曲变形的矫正。四、调形矫正时应注意的问题：要了解被矫正构件的材质,对焊接性好的钢材一般都可以采用火焰矫正。 对于有淬硬倾向或刚性很大(如

10、厚板结构)的工件不宜用水急冷。 加热温度不宜超过800，否则引起加热区过热，也不是加热面积越大越好，特别对薄板加热，钢材温度一般宜冷却到失去红色时才可浇水。加热火焰一般采用中性焰，如果加热深度要求小时，可用氧化焰。矫正前应仔细观察和分析变形情况，搞清变形的原因，以便正确地确定加热位置，同时也应周密考虑矫正步骤。例如T形梁焊后产生翼板的角变形和整梁的弯曲。合理的顺序应先矫正角变形，再矫正正旁弯，最后矫正上拱或下挠的变形，而不是相反。在火焰矫正时，要考虑下道工序需要或对下道工序的影响。若后序工序是焊接或气割，可以在火焰矫正过程中作出后序所需的反变形量。火焰矫正的加热位置通常都要远离焊缝，矫正区焊缝

11、处的焊接残余力状态基本保持不变。 四、火焰调形矫正原则：严禁同一部件反复多次火焰矫正。重要构件避免相互抵消的火焰矫正。重要受力部件、受力杆件加热后不允许浇水快冷，因材料变脆。低碳钢加热至300500（蓝脆温度）及以下时，不准对钢 材或零件进行任何打击，以防冷裂纹产生。极重要受力部件，加热避免在应力危险断面。分区、分区间勤测量，防止矫枉过正。五、焊缝外观：GMAW左焊法与右焊法对焊缝成型的影响：左焊法时焊枪的后倾角度保持为1020，焊道整齐，倾角过大时，焊缝宽度增大而熔深变浅，而且还易产生大量的飞溅；右焊法时，焊枪前倾1020，过大时，余高增加，易产生咬边、易产生窄焊道、呈凸形。焊缝外形尺寸：J

12、B/T7949:余高、凸凹度、宽度、宽度差、焊缝边缘直线度、焊脚尺寸偏差等。探讨如何控制金结车间质量v事前控制之我见：事前控制之我见：v过程控制怎么进行？过程控制怎么进行？v0909版检验表格如何用？版检验表格如何用？“四个凡事四个凡事”： 凡事有章可循、凡事有人负责、凡事有章可循、凡事有人负责、 凡事有人监督、凡事有据可查。凡事有人监督、凡事有据可查。u 事前控制之我见：、项目图纸符号释义举例u 过程控制怎么进行？u09版检验表格如何用？版检验表格如何用？编写金结工艺的几点建议技术人员技术人员“十二十二”字诀：字诀： 虚心、好学、严谨虚心、好学、严谨 敬业、沟通、协作敬业、沟通、协作v专业术

13、语要标准、正确专业术语要标准、正确：不要写“二氧化碳气保焊”正确的应为“富氩混合气体保护焊”（80Ar+20CO2）或写“GMAW”；“钨极氩弧焊”写“TIG”或“GTAW”。我在金结给焊工培训时已宣贯了这些。v出台一些通用工艺：出台一些通用工艺：叫工艺守则也可，如“手工电弧定位焊工艺守则”、“焊接材料烘干工艺守则”、“金属材料预热工艺守则”、“典型结构件预防焊接变形工艺守则”、 “典型结构件焊接变形矫正工艺守则”等。 可借用通用工艺：可借用通用工艺： 应增加应增加“检验序检验序”：强调检验的内容合格后方可进行下序。 关于如何估算焊缝收缩量：关于如何估算焊缝收缩量： 如何编制焊接工艺：如何编制

14、焊接工艺：6.1编制依据： 产品图纸 遵循的有关标准和规程 焊接工艺评定报告6.2 焊接工艺文件种类： 焊接工艺规程 按产品制造质量要求，编制典型零部件的装焊工艺卡和焊接工艺卡，并注 明焊接工序遵循的焊接工艺规程编号。通用焊接工艺守则。6.3 焊接工艺文件编制程序： 焊接工艺分析：产品简图，注明各焊缝节点编号和坡口尺寸 焊缝节点明细，详细注明各节点母材、焊材、焊接方法、坡口尺寸和接头型式、施焊位置和焊接工艺规程编号等 对未做焊接工艺评定的焊缝节点，做出焊接工艺分析（母材焊接性分析、焊接工艺方法和焊接材料选用、焊接工艺设计、焊接工艺评定和焊接任务书编号）产品对焊工考试要求 焊接工艺分析经主管产品

15、工艺员审核，工艺部长批准后，纳入产品工艺方案。 焊接工艺员按产品工艺方案提出焊接工艺评定试验任务书，经工艺（焊接）责任工程师考核，下达焊接试验室（注：我公司暂无，可下达到金结车间技术组），同时提出产品焊接工艺文件目录。 焊接试验室组织焊接工艺试验和评定，并填写经焊接责任工程师审核，总工程师批准的焊接工艺评定报告。 焊接工艺员编制焊接工艺文件。探讨几个焊接问题v 关于预热：能降低焊后冷却速度，避免出现淬硬组织，有利于降低热影响区的硬度，防止冷裂纹的产生。能改善焊接接头的组织与性能，特别是塑性。对焊件整体预热合适当的局部预热，还能减少焊后的残余应力。采取预热，以降低收缩应力可以避免或减小热裂纹到最

16、小程度。预热温度取决于母材成分、焊件厚度、刚性大小、所用焊接材料和环境温度，屈服点在390Mp以下的低合金结构钢焊接时，一般仍可以不预热，通常情况下，35#、45#钢预热100250，当含碳量再增高或工件厚度很大时，可将焊前预热温度提高到250以上，屈服点在390Mp以上的低合金结构钢焊接时，一般需要预热。局部预热的加热范围为焊口两侧150200mm。v关于焊缝趾部：打磨焊趾、锤击或用TIG方法修整可以增加周期荷载接头的许用应力范围，延长疲劳寿命，打磨焊趾和锤击的效果可以叠加。v关于锤击焊缝：是轻轻锤击焊缝表面，以减少焊件残余应力，但打底层不锤击，怕开裂，盖面层不锤击，怕影响外观。v为什么E3

17、09焊接水电转轮室不锈钢一侧有裂纹：我分析与坡口清理、保护气体比例有关，现车间是80Ar+20CO2，应为97Ar+3CO2，最好做个焊接工艺评定。v关于焊缝成型系数对缺陷产生的影响：vGMAW如何焊接水平角焊缝？焊枪的位置应特别注意，一般焊枪与水平板的夹角为4050，焊角K为5mm以下时，将焊丝指向尖角处；如果，焊角K为5mm以上时，可将焊丝水平GMAW为什么焊丝摆动幅度不能太大？为什么焊丝摆动幅度不能太大？实际就是要求多层多道焊，原因是在焊厚板、大坡口，特别是淬硬倾向大的钢材时，焊丝摆动幅度大，焊接电流大，操作时在坡口两侧的高温停留时间长，热影响区加宽，接头晶粒粗化，塑性和韧性降低，同时杂

18、质元素易集中在焊缝中心，有导致热裂纹的可能。尽管当时探伤合格，但在去应力退火后或工作一定时间后有发生开裂的严重后果。若焊丝摆动幅度小，采用多层多道焊，线能量小，前一焊道对后焊焊道有预热作用，后焊焊道对前一焊道焊缝及热影响区起热处理作用，这样热影响区窄，晶粒较细，综合力学性能好，而且杂质元素分布弥散，有害元素小。因此要求在富氩混合气体保护焊中，不能随意提高焊接电流，焊丝摆动幅度不能太宽（平焊、横焊：15mm;立焊、仰焊：25mm）。 认识焊接应力：认识焊接应力：热应力（温度应力）。因焊接加热的不均匀性，焊接接头各部位加热膨胀不一而引起的一种应力。组织应力。金属在发生相变时，由于显微组织体积的变化

19、而引起的应力。例如奥氏体分解为珠光体或转变为马氏体时，都会引起体积的膨胀，但这种膨胀作用却受到周围金属的阻碍而产生的应力。凝缩应力。 对钢材焊接性内涵的界定对钢材焊接性内涵的界定：上世纪5060年代，高等院校教材中“原则焊接性”的概念:金属是否能适应焊接加工而形成完整的、具备一定使用性能的焊接接头的特性。1994年颁布的国家标准焊接术语中将“焊接性”定义为：“材料在限定的施工条件下焊接成按规定设计要求的构件，并满足预定服役要求的能力。焊接性受材料、焊接方法、构件类型及使用要求4个因素的影响。”国际标准ISO/TR581:2005对“焊接性”的内涵界定为：“一种由金属材料组成的构件，当使用合适的

20、焊接工艺焊接可以获得材料的连续性，对给定的焊接方法而言就是可焊的。同时，焊缝应符合规定的冶金性能和力学性能要求，而且在结合到结构中时，焊缝对结构的影响也应满足要求。焊接性受三个因素影响，具体就是材料、设计、制造”。将焊接性解读为：冶金焊接性、结构焊接性、工艺操作焊接性。该标准提出的冶金焊接性，就钢材而言，是指钢材的固有性能，而不是指焊接过程中的冶金性能。钢材固有的冶金焊接性能，是指在加工过程中，钢材所固有的化学性能、冶金性能和物理性能使得所焊接的焊接接头满足使用要求。这些因素如化学成分、晶粒尺寸、金相组织、力学强度和韧性等。关于碳当量计算公式：关于碳当量计算公式：国际焊接学会（w）推荐的碳当量

21、计算公式：CE=C+Mn/6+(Cu+Ni)/15+（Cr+Mo+V）/5 () 适用于W(C)0.17、强度级别中等（Rm=400600Mp）的钢材。焊接冷裂纹敏感性指数的计算公式：Pcm=C+Si/30+(Mn+Cu+Cr)/20+Ni/60+Mo/15+V/10+5B()宜用于W(C)0.17的钢材。计入C对合金元素影响的新碳当量计算公式：CEN=C+A(C)Si/24+Mn/6+(Cr+Mo+Nb+V)/5+Cu/15+Ni/20+5B()式中A(C)=0.75+0.25tanh20(C-0.12),tanh为双曲正切函数。CEN计算公式的精确度最高。“低强匹配原则低强匹配原则”举例：

22、举例：郑煤集团选用HS-80高强焊丝作为SHT900D钢的焊接材料，采用Ar+CO2混合气体保护焊，并进行多层多道焊接。在焊接性分析的基础上，优化设计了焊接工艺，即预热温度100，焊接热输入1.01.2kJ/mm、道间温度150200、焊后热处理250，保温2h.接头性能良好，能够满足设计要求。关于焊接烟尘：关于焊接烟尘：直流MIG焊短路过渡和实芯焊丝CO2气体保护焊的烟尘成分为Fe、Mn、Si、O这四种元素组成，直流MIG焊颗粒过渡时形成的烟尘成分与短路过渡不同。药芯焊丝CO2气体保护焊的烟尘所产生的烟尘微粒比较复杂，其成分除Fe、Mn、Si、O外，还有其它金属元素，如Na、Mg、Al、K、

23、Ti等，各种焊接方法中，氧原子所占比例均很大，说明焊接烟尘中以氧化物为主。随着电弧电压的升高和焊接电流的增大，焊接的烟尘发尘量增加，而随着焊接速度的提高，发尘量减小。 金结工艺举例关于焊接工艺评定 定义：焊接工艺评定是指企业对所做项目采用的焊接工艺进行的预先性试验和确认工作，具体讲，按照施焊产品的焊接接头类型，运用金属材料的焊接性理论和原则性工艺方案编制出具体的工艺程序，焊制出模拟试件经过焊缝外观和内部质量检查合格后，再进行力学性能及有关性能试验。根据实际试验结果比照有关技术规定，评价和确认焊接工艺的可行性。 焊接工艺评定与焊接性试验的关系： 焊接性试验在研究或确定金属的焊接性、分析和改进焊接

24、工艺、研究和选择焊接材料等方面具有十分重要的意义。它是金属材料焊接技术探索和焊接工艺开发性的研究工作，因此焊接性试验对提高产品焊接质量起着极为重要的指导作用。 焊接工艺评定则是将焊接性试验所推荐的焊接工艺在具体施焊产品上的验证，从而表示了施焊单位的焊接技术能力。二者不能互相代替，焊接性试验是焊接工艺评定的主要依据，焊接工艺评定是焊接性试验的完善和补充。 焊接工艺评定方法： 1.什么产品的焊接工艺应进行工艺评定？ 2.焊接工艺评定依据？ 3.焊接工艺评定试板，由熟练焊工施焊。 4.生产部按产品准备计划下达工作令号，一般产品投产30天前完成焊接工艺评定。5.在焊接工艺评定过程中，评定负责人不加任何

25、签审手续，有权修改焊接工艺。6. 焊接工艺评定程序： 焊接实验室（我公司无，可暂由金结车间技术组代做）评定负责人按焊接工艺评定试验任务书要求，编制焊接工艺评定试验方案。 评定负责人做好评定技术准备，承制车间准备评定用试板，并打上材检号。 评定试板的焊接，焊后应打上焊工钢印、评定项目编号，评定负责人应详细、准确地做好施焊过程记录。 质检部按评定方案的要求，进行试板检查，并对出示的试验报告的准确性负责。 评定负责人填写焊接工艺评定报告做出评定结论，经焊接责任工程师签字确认，质量保证工程师批准，作为编制焊接工艺文件的依据。 评定不合格时，应分析原因，重新按上述程序进行评定。 进口钢材需做焊接工艺评定

26、时，由质量部委托工艺设计部按上述程序进行。关于监理与设备监理 v设备监理是工程咨询体系的一个分支，实现与国家惯例的接轨。监督和控制。v项目控制理论的基本原理是：主动控制和被动控制。v影响设备质量的因素是：人、机、料、法、环。v质量监理控制点：文件见证点（R）、现场见证点（W）、停止见证点（H）、日常巡检（P）v监理型式：1.驻厂监理 2. 见证点监理v工序质量监理：1.现场检查 2.旁站监理 3.测量试验等方法 4.对关键工序进行跟踪监理。v质量控制点监理：旁站、巡视、平行检验等方式。如何做好技术管理 v坚持质量分析：坚持质量分析： 生产过程中必须坚持“质量是效益、质量是企业生命”的方针，严格

27、按照图样、技术标准和工艺规程生产，认真执行首件检查、中间抽查、完工详细检查和自检、互检、专检的两个“三检制度”，强调操作者在加工前要看清图样、工艺和技术要求，坚持做到“三不放过”：没有查清原因不放过、没有定出改进措施不放过、没有总结经验教训不放过。v做好生产技术准备：做好生产技术准备： 对产品设计进行工艺性审查。编制工艺规程、工艺方案和设计工艺路线。编制工艺定额。工艺定额包括产品原材料和工艺材料的技术定额、加工工时技术定额。专用工艺装备的设计制造及生产验证，通用工艺装备标准的制定。各种必要的技术验证（包括工艺验证、工艺标准验证、工时定额验证等）和总结工作，确保产品投产后的制造过程正常进行，质量

28、稳定。 制造过程中的组织管理和控制工作。制造过程中的组织管理和控制工作。 科学分析工艺流程。 监督和指导，严肃工艺纪律。 及时发现和纠正工艺设计上的差错、总结。 确定工艺质量控制点。 妥善保管技术资料。妥善保管技术资料。关于无损检测金结车间现代化焊接方法展望v目前金结车间以水电、风电、冶金设备加工、制作为主。焊接工作量大，以二氧 化碳手把焊为主，焊接方法单调，效率不高，加之大部分焊工为新入厂学徒工，技术水平低， 严重制约了产品加工能力，结合国内外同类型重型机械加工企业的经验及现代化焊接设备及工艺的发展现状，根据我们公司的产品特点，特建议引进以下焊接方法及设备。1、窄间隙焊接法、窄间隙焊接法 厚板对接，不开坡口或只开小角度坡口，并留有窄而深的间隙，采用气体保护焊或埋弧焊的多层焊完成整条焊缝的高效率焊接法。焊接时，需要采用特殊的焊枪和焊丝矫直机构。细丝窄间隙焊接采用焊丝直径为0.91.2mm， 坡口间隙为69mm之间，通常用双丝或三丝，每根焊丝有单独的焊丝送