加强钢结构连廊焊接施工中变形控制

加强钢结构连廊焊接施工中的变形控制XXXXXX建筑节能QC小组一、工程概况XXXXXXXXXXXXX工程位于XX市XX大道北侧，XX路以西，由XXXXXX公司设计，鄂州市住房和城乡建设规划委员会及XX市规划管理局共同兴建。该工程主体建筑地上为21层，地下室2层，总建筑面积为31330㎡，本工程钢连廊共三层位于主体第19至21层，标高分别为64.97m、68.57m、72.17m，连廊长度15m，宽度6.45m。每层平台钢结构重12吨。如下图：工程效果图钢连廊位置钢连廊位置工程立面图二、小组概况本小组成立于2011年8月，是一个具有较强理论基础和丰富的现场施工经验的QC小组，同时也是一个充满活力和创造力的QC小组，主要由工程技术质量人员组成。小组根据施工生产情况有针对性的开展QC活动。本小组的QC活动成果《攻克劲性柱中钢骨安装难题》于2012年获得了湖北省QC成果发布二等奖。QC小组概况小组名称湖北五建鄂州建筑节能QC小组课题类型现场型课题名称加强钢结构连廊焊接施工中的变形控制成立时间2011年8月小组人数8活动时间2012年8月至2012年11月活动频次4次/月活动出勤率100%累计活动频次12次QC小组与其成员简介序号姓名职称职务组内职务1XXX高级工程师公司工程部经理技术顾问2XXX高级工程师项目经理组长3XXX工程师项目副经理副组长4XXX工程师项目技术负责人组员5XXX工程师施工员组员6XXX助理工程师技术员组员7XXXX助理工程师技术员组员8XXXX助理工程师资料员组员制表人：XXX制表日期：2012年8月5日三、选择课题及其理由钢结构因其自重轻、施工周期短、抗震性强等优点被广泛应用于各种建筑中。本工程设计采用的钢连廊是至关重要的组成部分，必须满足立面装饰、方便交通、抗震安全的需求。设计对钢连廊的要求很高，因为钢结构连廊的质量不仅影响到其它工序，而且对整体工程质量起着十分重要作用。在钢结构施工过程中，特别是在焊接时，由于在加热或冷却过程不均匀性的存在，十分容易导致结构内部产生应力。这些应力的存在，可能会使构件发生变形，从而降低钢结构的承载能力和使用寿命，外形尺寸超差（产品外形尺寸超出了产品标准规定的公差范围。是金属塑性加工产品的一种质量缺陷）还可能对其安装工序产生不良影响，如果这种变形所引起的尺寸误差过大，还可能造成构件报废或返工，造成人力和物力的浪费，使工程成本增加，这种情况是施工单位所最不想看到的。在开始施工之前，我们就考虑到了钢结构连廊焊接过程中可能会产生变形这一问题，并引起了大家足够的重视。我们总结了以往的施工经验，控制了由于焊接所产生的残余应力，防止发生结构变形，使该项工程的钢结构连廊施工质量最终达到设计要求。鄂州市建筑节能及地理信息新技术开发中心为鄂州市的标志性建筑，合同质量目标为合格，公司对我项目部提出争创“楚天杯”目标。钢结构连廊施工质量的好坏直接影响建筑结构安装质量。即使在建筑钢结构大量运用已经有三四十年历史的发达国家，由于焊接技术和工艺方面的原因引发的事故也时有发生。本工程钢连廊安装高度在60米以上，施工质量易受材料、人员和施工条件等诸多因素的影响，施工时控制不严可能引起质量问题。通过组织本课题的QC质量活动，提高施工技术水平，总结施工方法，为今后的施工积累经验。制图人：XXX制图日期：2012年8月10日为此我们QC小组把“加强钢结构连廊焊接施工中的变形控制”作为此次小组活动的课题，并希望通过此次活动提高我司钢结构连廊施工技术水平，保证施工质量。现状调查2012年8月，本小组调查了目前所完成的项目中，不同时间、不同地点的钢结构工程，在这些工程中往往会出现钢结构构件变形、焊接表面缺陷、构件尺寸精度不足等等一些问题，经过调查统计，共调查663个点，缺陷数为106个，钢结构施工合格率为84%，经分析、整理、汇总，见下表：序号出现的质量问题检查点数出现质量问题频数频率累计频率1构件变形6636864%64%2焊缝表面缺陷1514%78%3构件尺寸精度不足1211%89%4构件螺栓孔精度77%96%5其他44%100%总计106100%制表人：XX制表日期：2012年8月15日质量问题饼状图制图人：XX制图日期：2012年8月16日以上图表及数据是我们从以往实际施工过程中的施工记录和质量检查结果中整理出来的，而且钢结构的结构形式、材料、结构尺寸、强度要求以及变形量和这次钢连廊要求基本相同，因此对这次钢结构连廊施工，特别是防止钢结构变形有着重要的指导意义，可供借鉴。小组根据调查统计表做出了钢结构施工质量问题排列图：制图人：XXX制图日期：2012年8月20日从排列图中我们明显可以看出，影响钢结构施工质量的主要问题是：构件发生变形,此类问题占钢结构施工所有问题的64％，占质量问题的第一位，所以在此次钢结构的施工中，必须十分重视构件变形问题，要根据设计要求，对焊接工艺进行适当调整，使之能够达到使用要求，这也就是我们小组这次活动确定的主攻方向。五、目标设定1、目标设定：经过以往记录统计，钢结构施工合格率为84％，我们小组决定，通过小组活动，采取措施，将钢结构构件变形这一问题解决90%，钢结构连廊施工合格率提升至93%以上：84%+（16%×64%×90%）=93.22%目标活动柱状图：制图人：XXX制图日期：2012年8月25日2、目标值可行性分析目标值可行性分析目标值可行性分析领导重视项目部领导亲自参加本QC小组的活动，人员力量得到保证资金保障经项目部领导研究决定，如需购买除基本条件以外的材料和设备，将予以资金支持成员素质高操作水平可达到要求经济论证小组成员的文化程度高，有极强的管理能力及丰富的工作经验根据钢结构工程目前合格率现状，只要条件适宜，大家齐心协力，精益求精，目标值是可达到的要提高钢结构焊接形变质量合格率，所需材料，人工费不多。通过标准化管理后，可加快进度，能达到目标值要求，投资小，收效大，并给企业创造出好的社会效益和经济效益目标值可行

六、原因分析经过小组成员对影响钢结构连廊施工中焊接变形质量的因素进行分析，得出因果分析图如下：制图人：XXX制图日期：2012年9月8日小组广泛收集了现场工人、施工员、质量员的意见，集思广益，互相启发、补充，归纳出与钢结构连廊施工中焊接变形质量相关的22条末端因素：人：1、没有严格履行工序交接制度2、奖罚制度落实不够3、新职工从事钢结构施工时间短（技术水平不足）4、施工进度安排不当5、高空作业风大、作业时间长机：6、机具未进行定期检修7、焊机陈旧8、气瓶放置位置不当材：9、料场不规范10、原材料进场后标识不清11、焊条吸水未烘干12、部分焊条型号与主体金属强度不对应法：13、拼装方法不当14、号样马虎，编号不清，没有统筹安排，长短搭配不一，没有按规定的方向取料15、施工工艺不到位16、焊接电流和通电时间掌握不到位17、焊完后未及时清理焊道18、焊接时在台座上或在重叠的构件上没有设置夹具、固定卡具19、焊接顺序不当环：20、高空露天作业测：21、测量工具未校准22、测量工具不齐全七、要因确认序号末端因素要因确认结论1没有严格履行工序交接制度完善“三检制”和工序交接制度,定期检查落实情况非要因2奖罚制度落实不够重奖重罚，层层落实，责任到人非要因3焊工技术水平不足对全体操作工人进行技术培训，强化质量意识，责任意识，通过随时抽查，事后加强检查，已得到解决。要因4施工进度安排不当根据现场实际情况合理调整进度计划，已解决。非要因5高空作业风大、作业时间长搭设稳固施工平台，完善各项高空作业设备并合理安排工人工作时间，已经解决。非要因6切割机仪表未进行定期检修切割机仪表重新校正或换新，程序重新设定后方可进行施工。非要因7焊机陈旧使用新焊机非要因8气瓶放置位置不当按照规范将气瓶放置在安全方便的位置。非要因9料场不规范各种型号、规格的钢材重叠堆放在一起，没严格按规划位置摆放，料场底部为自然地面，泥土较多，垫木直接支在自然地面上，无防雨措施。已储备彩条布，下雨及时覆盖可解决。非要因10原材料进场后标识不清分区堆放，用标牌标识加以区别，专人负责，已得到解决非要因11焊条吸水未烘干专人对焊条妥善保管，加强焊条烘烤。非要因12部分焊条型号与主体金属强度不相对应根据规范和设计要求，采用与焊接主体钢构件同型号的焊条非要因13拼装方法不当严格根据工艺要求和规范要求，预留切割余量、加工余量以及焊接收缩余量非要因14号样马虎，编号不清，没有统筹安排，长短搭配不一，没有按规定的方向取料号料统筹安排，长短搭配，先大后小；对焊缝较多，加工量大的构件先号料，同一构件拼装时同时号料非要因15施工工艺不到位应选择合理的焊接工艺参数和次序，应该一头焊完再焊另一头，如发现有裂纹应铲除重新焊接要因16焊接电流和通电时间掌握不到位减小焊接电流；缩短焊接时间非要因17焊完后未及时清理焊道及时清理焊道，检查有无漏焊非要因18焊接时在台座上或在重叠的构件上没有设置夹具、固定卡具此问题严重影响到钢结构的质量要因19焊接顺序不当严格焊接次序和进行规范操作，此问题已得到解决要因20高空露天作业使用具备相应作业资格的工作人员并提供全套安全防护设备，已经解决。非要因21测量工具未校准安排专人负责测量工具的校准，保证工具精度。非要因22测量工具不齐全项目部提供专项资金保障测量工具准备齐全。非要因制表人：XX制表日期：2012年9月20日八、制定对策小组对末端因素进行确认，制定以下对策表：序号主要原因对策目标措施负责人完成日期1焊接顺序不当根据结构技术条件要求重新制订焊接顺序。保证构件受热均匀调整焊接顺序。余从庆2012.9.202焊工技术水平不足对部分焊工进行焊接技术培训，针对结构焊接进行技能训练。提高部分焊工的技术理论水平和实际操作技能由高级技师进行有针对性训练，进行理论和实际能力考核。朱春芳2012.8.153施工工艺不到位选择合理的焊接工艺，适当的焊料、焊剂，并做好成品保护工作。避免出现焊缝冷裂纹，达到规范要求。优化焊接方案，加强成品验收检查。余从庆2012.9.14专用夹具使用不当。对夹具的使用进行专业指导。防止焊接过程中的变形。将卡具用到适当的位置。余从庆2012.10.3制表人：XXX制表日期：2012年10月8日实施对策1、合理制订焊接次序。本工程钢连廊构件焊接施工前，将对承载力、稳定性、变形起主要作用的梁、支撑设为主要构件体系，指导施工人员现场操作。（1）制定合理的焊接方向。长焊缝同方向焊接：本工程钢构件大部分为工字形焊接结构，具有互相平行的长焊缝，施焊时，采用同方向焊接，可以有效地控制扭曲变形，见下图：同方向焊接示意图同一条或同一直线的若干条焊缝（如腹板与翼缘板形成的通长角焊缝），采用自中间向两侧分段退焊的方法，即逆向分段退焊法

，见下图：分段退焊示意图（2）制定合理的焊接顺序。a、对称焊缝采用对称焊接当构件具有对称布置的焊缝时，可采用对称焊接减少变形。对称焊接示意图如上图工字形构件，当总体装配好后先焊焊缝1、2，然后焊接3、4，焊后就产生上拱的弯曲变形。如果按1、4、2、3的顺序进行焊接，焊后弯曲变形就会减小。但对称焊接不能完全消除变形，因为焊缝的增加，结构刚度逐渐增大，后焊的焊缝引起的变形比先焊的焊缝小，虽然两者方向相反，但并不能完全抵消，最后仍将保留先焊焊缝的变形方向，可采用刚性固定法对构件变形加以约束，以尽可能减小变形。b、不对称焊缝先焊焊缝少的一侧因为先焊焊缝的变形大，故焊缝少的一侧先焊时，使它产生较大的变形，然后再用另一侧多的焊缝引起的变形来加以抵消，就可以减少整个结构的变形。实施结果：按照合理顺序所焊接的构件，焊缝外观缺陷极少，基本无变形，实现了对策制定的目标。2、在施工之前对焊工进行培训在施工之前,对焊工进行有针对性的培训,让有经验丰富的老技师进行示范，并完成以下方面的内容：﹡焊接过程中要掌握正确焊接顺序；﹡在焊接之前，要按照焊接工艺文件的有关规定，调整好焊接参数，如电流和电压，要在规定范围之内，不能过大或过小。实施结果：焊工技术水平有了很大提高，施工质量满足对策实施的要求。3、冷裂纹的预防措施主要有几方面：冷裂纹一般是指焊缝在冷却过程中温度降到马氏体转变温度范围内(300～200℃以下)产生的裂纹。可以在焊接后立即出现，也可以在焊接以后的较长时间才发生，故也称为延迟裂纹。其形成的基本条件有3个：焊接接头形成淬硬组织；扩散氢的存在和浓集；存在着较大的焊接拉伸应力。（1）选择合理的焊接规范和线能，改善焊缝及热影响区组织状态，如焊前预热、控制层间温度、焊后缓冷或后热等以加快氢分子逸出；（2）采用碱性焊条或焊剂，以降低焊缝中的扩散氧含量。（3）焊条和焊剂在使用前应严格按照规定的要求进行烘干(低氢焊条300℃～350℃保温lh；酸性焊条l00℃～l50℃保温lh；焊剂200℃～250°保温2h)，认真清理坡口和焊丝，汰除油污、水分和锈斑等脏物，以减少氢的来源。（4）焊后及时进行热处理。一种是进行退火处理，以消除内应力，使淬火组织回火，改善其韧性；二是进行消氢处理，使氢从焊接接头中充分逸出。除此之外，选材上提高钢材质量，减少钢材中的层状夹杂物，工艺上采取可降低焊接应力的各种措施，也都是必要的。实施结果：焊缝质量有了很大提高，满足施工要求，实现对策实施的目标。4、合理使用夹具，所谓合理就是在进行焊件组对夹合时，要夹的位置和夹紧力要合适。根据中性轴原理，焊缝会有纵向变形，采用适当的方法，将两块一般用U型夹子加紧，十分有效。实施结果：焊缝冷却成型前有夹具的保护，最大程度上减少了变形的发生，对策实施目标实现。十、效果检查对策实施后,小组在施工的每个阶段按照对策表的要求,分别对每个要因的实施效果进行核查落实，对变形量进行了统计，验证对策的正确性及可行性并将最终结果进行记录。实施对策后，影响施工质量的因素，质量问题统计如下：序号出现的质量情况检查点数出现质量问题频数频率累计频率1构件尺寸精度不足9002142.942.9%2焊缝表面缺陷1634.777.6%3构件螺栓孔精度612.289.8%4构件变形36.195.9%5其他24.1100%总计49100%制表人：XXX制表日期：2012年11月2日从表中可以看出，构件变形已经不是影响施工的主要因素，因此本次活动成功地解决了钢连廊施工中焊接变形的问题，提高了施工质量。通过小组活动使本次钢结构连廊施工质量达到了目标要求，构件变形频数控制在规定范围之内，且由原来的64％降到了现在的6.1％，而钢连廊施工合格率由84%提升至94.56%，实现了活动前的目标。（900-49）÷900×100%=94.56%下面使本次小组活动的目标完成情况柱状图：制表人：XX制图日期：2012年11月2日由于领导的重视和广大施工人员的