導語：如何才能寫好一篇焊接工藝論文，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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1．1焊接接頭的型式及特征柔板尺寸為（11000×1200×22）mm，最大變形撓度為800mm。由于柔板主體既要有較高的強度又要有足夠的韌性，故材料選用抗拉強度大于800MPa的T－1鋼；由于鑄鋼件力學性能的各向異性并不顯著，且此部位需要流線型造型，因此與柔板連接的底座選擇鑄鋼件，為滿足強度要求選用14mm厚的ZG310－570；采用T型接頭、單V型坡口、金屬焊接位置為平角焊的接頭形式。

1．2基材的焊接性分析T－1鋼是一種低合金高強鋼，其抗拉強度大于800MPa，并含有一定量的合金元素及微合金化元素。其焊接性不同于碳鋼，主要體現(xiàn)在熱影響區(qū)組織與性能的變化對焊接熱輸入比較敏感和淬硬傾向大，易產(chǎn)生冷裂紋。ZG310－570是一種中碳鋼，淬硬傾向較大，在熱影響區(qū)容易產(chǎn)生低塑性的馬氏體組織，當焊件剛性較大或焊接材料、工藝參數(shù)選擇不當時，容易產(chǎn)生冷裂紋。根據(jù)國際焊接學會推薦的碳當量CE（IIW）計算公式和日本JIS標準（適用規(guī)定：低碳調(diào)質(zhì)低合金高強鋼）T－1鋼的碳當量計算公式，計算得出ZG310－570鑄鋼的碳當量為0．81，T－1鋼的碳當量為0．53。這說明這兩種鋼材焊接時易于淬硬，若焊接工藝選用不當，熱影響區(qū)易形成硬而脆的馬氏體組織，使接頭的塑韌性下降，耐應力腐蝕性能惡化，產(chǎn)生冷裂紋的傾向增加。因此需預熱，且需采用較小的熱輸入。

1．3焊絲和焊接方法的選擇T－1和ZG310－570組織分類都屬于珠光體鋼，它們的熱物理性能沒有很大差別，僅是合金化程度不同。為獲得優(yōu)質(zhì)的焊接接頭，一般按照異種鋼合金化程度較高的鋼來選擇金屬焊接方法和制定焊接工藝。碳（或碳當量）是決定珠光體鋼在焊接時淬火傾向的主要因素，一般應按異種鋼中碳（或碳當量）最少的鋼來選擇金屬焊接材料。其焊前預熱或焊后熱處理的工藝參數(shù)按異種鋼合金化程度較高者選用。由于低碳調(diào)質(zhì)鋼焊后一般不進行熱處理，故選擇焊接材料時要求焊縫金屬在焊態(tài)下具有接近母材的力學性能。但在特殊情況下，如結(jié)構(gòu)剛度或拘束度很大、冷裂紋難以避免時，必須選擇熔敷金屬強度比母材稍低的金屬焊接材料作填充金屬。綜上所述，焊絲選用ER50－6，因T－1鋼為調(diào)質(zhì)狀態(tài)，只要加熱溫度超過回火溫度，其性能就會發(fā)生變化。因此焊接時因熱作用使熱影響區(qū)的局部強度和韌性下降是不可避免的。強度級別越高，這個問題越突出，所以對焊后不再進行調(diào)質(zhì)處理的柔板應選擇能量密度較大的焊接方法，如熔化極氣體保護焊。

1．4T－1鋼的抗裂試驗、預熱溫度和層間溫度的確定因T－1鋼的合金化程度較高，所以抗裂試驗、預熱溫度和層間溫度的確定由T－1鋼決定。又因T－1鋼易出現(xiàn)冷裂紋，因此采用“斜Y型坡口焊接裂紋試驗方法”測試T－1鋼最低預熱溫度和最高層間溫度。將T－1板加工至選用厚度，焊絲選用ER50－6，直徑為Φ1．2mm，保護氣體為CO2，電流為240A，電壓為32V，焊接速度為28cm／min。試驗選取預熱溫度為120℃，未出現(xiàn)裂紋。實際工作中采用預熱溫度＞130℃。為防止組織發(fā)生變化，預熱溫度不得大于220℃，層間溫度也應控制在＜220℃。施焊過程中未發(fā)現(xiàn)裂紋。

1．5T－1與ZG310－570異種鋼的焊接工藝焊前采用火焰預熱，預熱溫度最小為100℃，金屬焊接時層間溫度控制在最大200℃，采用純度大于99％的CO2混合氣體保護焊焊接，流量為15L／min～20L／min。焊絲為ER50－6，金屬焊接的打底電流為120A～150A，電壓為18V～20V，焊接速度為10cm／min～15cm／min；填充蓋面電流為240A～270A，電壓為25V～27V，焊接速度為30cm／min～50cm／min。采用多層多道焊。

2T－1與ZG310－570異種金屬焊接接頭的性能分析

T－1與ZG310－570異種金屬焊接接頭熔敷金屬的化學成分，與焊絲的化學成分相比，熔敷金屬的化學成分并未出現(xiàn)明顯的變化，且熔敷金屬中C、P和S的含量較低。表5為熔敷金屬的力學性能，從表中可以看出熔敷金屬的各項力學性能符合實際生產(chǎn)中的使用要求。

3結(jié)論

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第一，門角焊縫的設(shè)計性能等級高，但是其結(jié)構(gòu)形式不僅使得門角焊縫處應力集中，而且存在交叉焊縫，焊接過程中由于過大的應力集中，容易出現(xiàn)焊接裂紋，嚴重降低焊縫質(zhì)量。第二，門角焊縫為HV坡口形式，55°的坡口，坡口清理工作困難，打底焊時如果清理不干凈，很容易產(chǎn)生未焊透和未熔合缺陷。上門角與車頂邊梁的焊縫為PD（仰角焊）焊接位置，焊工操作難度大，焊接質(zhì)量難以保證；下門角與底架邊梁內(nèi)側(cè)焊縫焊接時，焊縫在地板平面上，焊工蹲在地板上焊接，難以觀察焊接熔池，這些因素都增加了焊縫缺陷的產(chǎn)生。第三，門角設(shè)計結(jié)構(gòu)復雜，焊縫存在90°拐角，由于坡口深度較大，導致焊縫金屬在拐角處難以填滿，需要點焊添加焊縫金屬，使得焊縫表面成形不美觀，同時容易產(chǎn)生焊瘤、裂紋等缺陷。

2.門角焊接工藝制定

（1）門角焊接環(huán)境要求

鋁合金材料焊接過程中，要求環(huán)境溫度≥10℃，相對濕度≤60%，而且應在防風、防雨的室內(nèi)進行焊接。門角是車體結(jié)構(gòu)中的重要組成部分，它的焊接質(zhì)量關(guān)系到整車的焊接性能，應盡量在滿足條件的環(huán)境中焊接。在門角焊接時，應特別注意濕度的影響，每次焊接前測量環(huán)境的相對濕度，如果濕度值超出焊接要求，應進行焊前的工作試件試驗，經(jīng)過檢測合格，確定濕度對焊縫質(zhì)量的影響在可以接受的范圍內(nèi)時，再進行門角的焊接。

（2）門角焊縫坡口準備及清理

門角焊縫為（10+8）mm的HV坡口形式，10mm厚的板上開55°坡口，焊接間隙2~3mm，即墊板伸出長度2~3mm。裝配時保證焊縫間隙，可以提高焊槍的可達性，減少焊接裂紋和根部焊縫未熔合等缺陷。焊縫裝配好后，應使用丙酮清理焊縫坡口及其周邊20mm范圍內(nèi)區(qū)域，去除鋁合金表面的油污、灰塵等雜質(zhì)，避免焊接缺陷的產(chǎn)生。鋁合金表面有一層致密的氧化膜，它可以吸收水分，焊接時容易產(chǎn)生氫氣孔，需要去除。氧化膜去除時，為避免工具被油污污染，先使用丙酮擦拭鋁合金表面，然后用鋼絲刷打磨，嚴禁使用砂輪片打磨。因為使用砂輪片打磨不僅不能去除氧化膜，反而會將氧化膜帶進母材金屬，增加了焊接時氣孔、夾渣等缺陷產(chǎn)生的幾率。如果使用硬砂輪片打磨，還會讓其他雜質(zhì)如硫元素進入焊縫，從而導致焊接熱裂紋。另外，鋁合金表面氧化膜形成的速度很快，焊縫坡口清理完成后，應立即進行焊接，防止打磨過的焊縫再次氧化。

（3）門角焊縫組裝要求

門角在總成焊接時，已經(jīng)和側(cè)墻立柱焊在一起，與側(cè)墻模塊以整體的形式到總成臺位上進行焊接。門角焊縫為HV形式的角接接頭，由于采用這種接頭形式，電弧不易穿透焊縫根部，常常將氧化膜留在焊縫中，造成未焊透、夾渣等焊接缺陷，所以門角焊縫對組裝的要求很高，必須按照焊接工藝卡片中的要求，保證合理的焊接間隙，使根部焊道焊透。調(diào)整并測量好側(cè)墻模塊的組裝尺寸和門角焊接間隙后，使用總成工裝上的夾緊定位裝置對部件進行固定。側(cè)墻模塊與底架邊梁和車頂邊梁為插接形式，由于底架和車頂都會預置一定的撓度，來保證總成時的組裝要求，所以側(cè)墻模塊上還需使用下拉裝置，車頂上采用拉緊帶對側(cè)墻與底架和車頂邊梁組裝的間隙進行調(diào)整，保證門角焊縫的間隙在2~3mm。門角的正確組裝，還關(guān)系到后面門封條與門角及邊梁的正確組裝精度，所以要嚴格要求，確保準確的組裝。車體各部件組裝工作全部完成后，要對各焊接部位進行定位焊固定，保證焊縫位置和焊縫間隙，門角定位焊形式如圖2所示。

（4）門角焊接順序

合理的焊接順序能夠減少焊接變形，有效防止焊接裂紋。門角焊接時，先焊門角與底架邊梁外側(cè)的焊縫，再焊內(nèi)側(cè)焊縫。由于焊前門角已經(jīng)與側(cè)墻立柱焊接在一起，總成時立柱與底架邊梁也需要焊接，而且接頭形式與門角和底架邊梁的一樣，所以可以將兩條焊縫作為一條進行焊接，從而減少焊接缺陷和提高作業(yè)效率。門角與底架邊梁的焊縫分為四層完成焊接，先進行打底焊，從中間向兩邊焊接，收弧點不要停在交叉焊縫上，接著完成填充層和蓋面層的焊接。需要注意的是，填充層和蓋面層焊接時，應嚴格控制焊縫層間溫度，做好層間焊縫清理，接頭處應進行修理，圓滑過渡，減小焊縫應力集中和焊接缺陷。外側(cè)焊縫完成后，進行內(nèi)側(cè)焊縫的焊接。門角與車頂邊梁的焊接過程同與底架邊梁焊接，只是焊接位置為PD，焊接時注意控制焊槍角度和弧長，減少焊接缺陷。

（5）門角焊接預熱及層間溫度控制

鋁合金焊接時，當板厚達到8mm以上時，需要進行焊前預熱。預熱時間對鋁合金強度的影響很大，生產(chǎn)過程中，要嚴格控制預熱時間，一般采用快速集中的熱源進行預熱，如丙烷火焰預熱。由于鋁合金的熱導率較大，所以預熱溫度應控制在70~90℃之間，不要超過120℃，層間溫度控制在100℃以下。如果預熱溫度過高，除了焊工的作業(yè)環(huán)境惡劣以外，還有可能對鋁合金的合金性能造成影響，出現(xiàn)接頭軟化現(xiàn)象，形成不好的焊縫外觀。另外，層間溫度過高，也會使焊縫產(chǎn)生熱裂紋的幾率增加。

（6）選擇合適焊接參數(shù)

影響鋁合金焊接的主要參數(shù)是焊接熱輸入，因為鋁合金的導熱系數(shù)是鋼的3倍多，散熱很快，在相同的焊接速度下，需要比焊接鋼材更大的焊接熱輸入量。如果熱輸入量不足，會導致熔深不夠、未熔合及焊接裂紋等缺陷。焊接時采用左焊法，焊槍角度控制在80°～90°之間，焊槍角度過大時，保護氣體會不充分，造成氣孔和裂紋缺陷；過小時，電弧推力將鋁液吹到熔池前端，使得電弧不能直接作用于母材金屬，有可能造成未熔合缺陷。另外，在仰焊（PD）時，由于液態(tài)鋁的表面張力很小，焊接熔池容易出現(xiàn)“下沉”現(xiàn)象，造成焊縫成形不好。為了避免這一現(xiàn)象，仰焊時盡量采用短弧焊接，壓低電弧，獲得窄而小的焊縫，同時要提高焊接速度，防止燒穿現(xiàn)象，正常的焊縫如圖4所示。合理的焊接參數(shù)如附表所示。

3.結(jié)語

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根據(jù)生產(chǎn)車間的焊接設(shè)備及焊接人員的實際狀況，對其進行了補充和改進，對焊接材料進行了化驗分析（各項要求都符合標準參數(shù)指標），并查閱了相關(guān)的焊接方面的經(jīng)驗資料，重新確定了冷卻器筒體在不同焊接方法下各種焊材、母材（冷卻器筒體標準產(chǎn)品采用Q235B鋼板）以及焊接電流之間的最佳匹配關(guān)系。

1.1當采用手弧焊時，確定的焊條直徑與工件板厚、焊條直徑與焊接電流的關(guān)系為：

1.1.1焊條直徑與筒體板厚的關(guān)系

焊條直徑一般根據(jù)工件板厚選擇，開坡口的多層焊的第一層及非平焊位置焊接應采用直徑較小的焊條。采用手弧焊時，焊條直徑與板厚的關(guān)系，如表1所示。

1.1.2焊條直徑與焊接電流的關(guān)系

在實際焊接過程中，焊接電流是手弧焊的主要工藝參數(shù)。焊接電流太大時，焊條尾部會發(fā)紅，部分涂層失效或崩落，機械保護效果變差，會造成氣孔、咬邊、燒穿等焊接缺陷，還會使接頭熱影響區(qū)晶粒粗大，焊接接頭的延性下降。焊接電流太小時，會造成未焊透、未熔合、氣孔和夾渣等缺陷。采用手弧焊時，焊條直徑與焊接電流之間的關(guān)系，如表2所示。

1.2當采用自動氣體保護焊時，確定了焊絲直徑與工件板厚、焊絲直徑與焊接電流的關(guān)系。

1.3確定了坡口型式、尺寸以及板厚的關(guān)系

當筒體焊接接頭型式為對接接頭時，板厚≤4mm，用I型坡口，采用單面焊，保證焊透；板厚＞4~20mm，為了保證焊縫有效厚度或焊透，可加工成Y形坡口；板厚＞20mm時，應采用雙Y形坡口。當筒體焊接接頭型式為角焊縫接頭時，板厚＞10mm，可加工成Y形坡口；坡口根部的直邊為鈍邊，其作用是避免燒穿，根部間隙b的作用是保證焊透。根部間隙b與工件板厚的關(guān)系。

2新焊接工藝應用效果

根據(jù)上述確定的冷卻器筒體新焊接工藝參數(shù)，對于不同型號、不同規(guī)格的冷卻器，技術(shù)部門精心編制了的各種型號規(guī)格焊接作業(yè)指導書，并深入車間與工人共同探討研究試驗，試驗過程中嚴格按照新焊接工藝參數(shù)以及焊接作業(yè)指導書進行焊接，通過一段時間的實踐應用，取得了很好的效果。采用新焊接工藝前后，冷卻器筒體的焊縫圖片對比如下。從圖1和圖2的對比可以看出，采用新焊接工藝參數(shù)，按照新焊接作業(yè)指導書，焊接的冷卻器筒體，其焊縫均勻、美觀、飽滿、牢固，焊后密封性打壓試驗能夠一次驗合格，并達到產(chǎn)品設(shè)計要求，在用戶現(xiàn)場能夠承受一定量的振動而焊縫不再開裂。

3結(jié)束語

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關(guān)鍵詞：壓力管道，安裝，質(zhì)量控制

 

壓力管道的作業(yè)一般都在室外，敷設(shè)方式有架空、沿地、埋地，甚至經(jīng)常是高空作業(yè)，環(huán)境條件較差，質(zhì)量控制要求較高。由于質(zhì)量控制環(huán)節(jié)是環(huán)環(huán)相扣，有機結(jié)合，一個環(huán)節(jié)稍有疏忽，導致的都是質(zhì)量問題。根據(jù)壓力管道的施工要求，必須在人員、焊接、材料、過程檢驗等方面強化管理，有針對性地采取各種技術(shù)措施，才能保證壓力管道的安裝質(zhì)量得到有效的控制。下面就有關(guān)方面進行分析闡述。

一、人員素質(zhì)

對壓力管道焊接而言，最主要的人員是焊接責任工程師，其次是質(zhì)檢員、探傷人員及焊工。

1、焊接責任工程師是管道焊接質(zhì)量的重要負責人，主要負責一系列焊接技術(shù)文件的編制及審核簽發(fā)。畢業(yè)論文，安裝。如焊接性試驗、焊接工藝評定及其報告、焊接方案以及焊接作業(yè)指導書等。因此，焊接責任工程師應具有較為豐富的專業(yè)知識和實踐經(jīng)驗、較強的責任心和敬業(yè)精神。經(jīng)常深入現(xiàn)場，及時掌握管道焊接的第一手資料；監(jiān)督焊工遵守焊接工藝紀律的自覺性；協(xié)助工程負責人共同把好管道焊接的質(zhì)量關(guān)；對質(zhì)檢員和探傷員的檢驗工作予以支持和指導，對焊條的保管、烘烤及發(fā)放等進行指導和監(jiān)督。

2、質(zhì)檢員和探傷人員都是直接進行焊縫質(zhì)量檢驗的人員，他們的每一項檢驗數(shù)據(jù)對評定焊接質(zhì)量的優(yōu)劣都有舉足輕重的作用。因此質(zhì)檢員和探傷員首先必須經(jīng)上級主管部門培訓考核取得相應的資格證書，持證上崗，并應熟悉相關(guān)的標準、規(guī)程規(guī)范。還應具有良好的職業(yè)道德，秉公執(zhí)法，嚴格把握檢驗的標準和尺度，不允許感情用事、弄虛作假。這樣才能保證其檢驗結(jié)果的真實性、準確性與權(quán)威性，從而保證管道焊接質(zhì)量的真實性與可靠性。

3、焊工是焊接工藝的執(zhí)行者，也是管道焊接的操作者，因此，凡是從事壓力管道焊接的焊工、必須按照現(xiàn)行《鍋爐壓力容器焊工考試規(guī)則》、《現(xiàn)場設(shè)備工業(yè)管道焊接工程施工及驗收規(guī)范》的規(guī)定進行考試，考試合格后，方可從事相應的焊接施工。

二、焊接

焊接是壓力管道安裝施工的關(guān)鍵過程和主要過程, 控制好焊接質(zhì)量是預防產(chǎn)生不合格產(chǎn)品的重要措施。壓力管道的焊接應從以下幾個方面加強管理。

1、焊接工藝評定及施焊工藝：焊接技術(shù)人員應依據(jù)設(shè)計圖紙，有關(guān)施工規(guī)范及現(xiàn)行標準，根據(jù)焊接工藝評定并結(jié)合施工現(xiàn)場的實際條件制定切實可行的焊接工藝指導書。施工前對焊工和管工進行技術(shù)交底，內(nèi)容包括焊接材料、工藝參數(shù)、焊前預熱、層間、后熱、熱處理的溫度和時間、對焊接材料的保管、使用以及無損檢測等各項要求。

2、坡口加工及清理：現(xiàn)場條件允許的情況下，應盡量采用等離子弧、氧乙炔等熱加工方法。坡口加工完成后，必須除去坡口表明的氧化皮、油污、熔渣及影響接頭質(zhì)量的表面層，清除范圍為坡口及其兩側(cè)母材不少于20毫米區(qū)域，并應將凹凸不平處打磨平整。畢業(yè)論文，安裝。

3、定位/組對：管接頭組對應在確認坡口加工、清理質(zhì)量后進行。管接頭的組對定位焊是保證焊接質(zhì)量、促使管接頭背面成形良好的關(guān)鍵，如果坡口形式、組對間隙、鈍邊大小不合適，易造成內(nèi)凹、焊瘤、未焊透等缺陷。組對間隙應均勻，定位時應保證接管的內(nèi)壁平齊、內(nèi)壁錯邊量不超過管壁厚度的10%，且不應大于15毫米。如壁厚不一致，應按規(guī)定進行修磨過渡。若焊接定位板時應在焊管板角焊縫的同一方向。管件組對時應墊置牢固，并應采取措施防止焊接過程產(chǎn)生變形。定位焊時，應采用與根部焊道相同的焊接材料和焊接工藝，并由合格焊工施焊。

4、環(huán)境因素是制約焊接質(zhì)量的重要因素之一,施焊環(huán)境應符合以下幾方面條件：首先，焊接的環(huán)境溫度應能保證焊件焊接所需的足夠溫度和使焊工技能不受影響。當施工的環(huán)境溫度低于施焊材料的最低允許溫度時就應該根據(jù)焊接工藝評定提出預熱要求來操作。另外,在實際焊接時的風速不應超過所選用焊接方法的相應規(guī)定值。當風速超過規(guī)定值時應備有防風設(shè)施才可安排施工。最后，如果焊件表面潮濕(例如下雨),焊工及焊件無保護措施或采取措施仍達不到要求時應停止施工作業(yè)。

三、材料管理

要提高壓力管道工程的質(zhì)量,首先必須從源頭抓起,在材料采購、驗收環(huán)節(jié)把好關(guān)。

1、工程質(zhì)量創(chuàng)優(yōu)，材料質(zhì)量是基礎(chǔ)。采購材料時，必須要求供方提品樣本及出廠合格證，按規(guī)范要求進行檢查驗收、抽樣試驗，對特殊材料必須送到檢測中心進行試驗，合格后方可使用。凡進場的材料質(zhì)量不合格者，一概拒絕驗收。壓力管道安裝過程使用的焊料、管道材料以及其他消耗材料都必須確保符合設(shè)計圖紙的要求,如材料變更或代用,必須取得原設(shè)計單位的同意并辦理相關(guān)手續(xù)。

2、經(jīng)檢驗合格的材料，現(xiàn)場材料員負責進行入庫并對其登記上賬。畢業(yè)論文，安裝。有時現(xiàn)場某些材料規(guī)格很大，無法在庫房存放，故應該選合適的露天場地存放，并做好防護工作。畢業(yè)論文，安裝。畢業(yè)論文，安裝。需要進庫房存放的材料必須入庫妥善保管，以防丟失和損壞。材料發(fā)放時，一定要核對材料的工程項目、規(guī)格、型號、材料和數(shù)量，以防有錯?，F(xiàn)場使用的焊條必須烘干，操作人員用保溫桶領(lǐng)用，以防返潮。每一只桶內(nèi)只能領(lǐng)用同一牌號的焊條，以防錯用，且一次最多不能超過5公斤，在桶內(nèi)存放時間不應超過四小時，否則必須進行重新烘干。焊絲一次領(lǐng)用數(shù)量不得超過最小包裝，使用前應檢查表面的銹蝕、油污等雜質(zhì)是否清理干凈。氬弧焊所用氬氣純度應不低于99.9%，且含水量不大于50ml/m3。

四、過程檢驗

壓力管道安裝時常因過程控制不力,導致施工質(zhì)量不理想,因此對于壓力管道施工質(zhì)量的控制可以從以下幾方面來進行。

(1)加強外觀檢驗,外觀檢驗主要包括檢查管道的表面及焊縫是否有裂紋等缺陷,外觀檢驗還包括壓力管道組成件和支承件以及在壓力管道施工過程中的檢驗。這些檢驗都為壓力管道質(zhì)量事故提出了預防的方法,使得事故及時發(fā)現(xiàn)并及時解決。畢業(yè)論文，安裝。

(2)加強無損檢測,加強無損檢測主要包括加強焊縫表面和焊縫內(nèi)部等方面的無損檢測,無損檢測主要是用于檢測壓力管道的表面及內(nèi)部質(zhì)量。另外,還需要加強硬度測定,對有熱處理要求的壓力管道焊縫,還應該測量焊縫及熱影響區(qū)的硬度值是否符合設(shè)計要求中有關(guān)項的標準規(guī)定。

五、結(jié)束語

以上是我們在多年從事壓力管道安裝工程質(zhì)量體系管理工作中探索和總結(jié)出來的,希望能為從事壓力管道工程項目施工的管理人員提供一些參考,盡快提高壓力管道工程項目的管理水平,促進壓力管道管理的體系化、規(guī)范化進程。

參考文獻

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關(guān)鍵詞：管線鋼 返修根焊

中圖分類號：TG441文獻標識碼： A 文章編號：

現(xiàn)代焊接技術(shù)的快速進步（珠海高欄終端段塞流捕集器項目采用了埋弧自動焊），在一定程度上為國內(nèi)外專業(yè)輸送管道的建設(shè)提供了保證，雖然焊接的技術(shù)不斷提高，但一次合格率還無法達到100%。焊縫出現(xiàn)的缺陷超標情況，對管道的使用壽命產(chǎn)生了嚴重的影響，還導致管道中的輸送介質(zhì)出現(xiàn)泄露、爆炸或燃燒等事故，使人民和國家生命財產(chǎn)遭受極大的損失。所以，焊接返修必須引起高度重視。本文重點探討了返修要求、焊材與焊材性能、坡口設(shè)計、焊道的返修要點、潮濕環(huán)境下的焊接工藝、建議等，以供參考。

1、返修要求

按照非裂紋性缺陷在填充焊道及焊道中產(chǎn)生的狀況，實施的返修焊接規(guī)程必須符合相關(guān)規(guī)定且經(jīng)過評定合格并取得業(yè)主同意后才能夠采用?？芍苯臃敌蕻a(chǎn)生在蓋面焊焊道中的非裂紋缺陷，一旦返修工藝與原始的焊接工藝存在差異，或者進行返修的位置是在原來返修過的地方，使用的返修焊接規(guī)程應能夠保證韌性要求和焊縫力學性能，并通過力學性能試驗確定、評定是合格的，這樣才能保證施工質(zhì)量滿足相關(guān)要求。

2、焊材與焊材性能

用于返修焊口的焊材有一定的要求，必須嚴格按照業(yè)主和監(jiān)理批準的返修焊接工藝技術(shù)文件實施，不可以隨意變動。通常選用的焊材必須相匹配于管口焊接時的焊材，且需具有較好的抗裂性能。

因段塞流捕集器制作采用較大壁厚（THK=28.6mm）和較大管徑（φ=1422mm）的管線，所以焊接量也比較大，從常用的管道焊接工藝進行充分考慮，為了提高焊接效率，整個管口焊接施工采用如下的焊接工藝：①地面預制焊接采用以E5016（焊材廠商牌號LB-52U）焊條手工打底，然后用H08MnMoA（焊材廠商牌號CHW-S9）埋弧焊絲通過半自動焊進行填充、蓋面。②現(xiàn)場安裝焊接采用以E5016焊條手工打底，然后用E5515-G（焊材廠商牌號CHE557GX）焊條進行手把填充、蓋面。

3、清除缺陷及制備坡口

根據(jù)缺陷的性質(zhì)和部位，徹底清除缺陷時可以通過砂輪機、氣刨等工具進行，清理過程中一定要把坡口兩邊50mm區(qū)域內(nèi)以及坡口面的油銹等雜質(zhì)徹底處理干凈。對清理完的地方,還需要通過表面磁粉探傷進行確認,達到要求并確認合格才能夠進行焊接。清除處理完缺陷后, 對返修部位用角向磨光機進行打磨，打磨后的兩端及表面過渡要平緩,寬度要均勻,有利于施焊的緩坡凹槽。如現(xiàn)場照片所示：

4、焊道的返修要點

4.1焊接前將返修位置坡口兩邊100毫米區(qū)域用烤槍預熱,為80-100℃預熱溫度, 要均勻預熱坡口兩邊的溫度。進行焊接的時候宜為不小于100℃的控制層間溫度。

4.2返修實施其它焊層PCAW向下，SMAW根焊向上的返修工藝, 采用直流正接電源極性。

4.3返修的焊接要求必須對焊接工藝嚴格執(zhí)行, 要一次性完成返修焊縫。返修工作要選擇技術(shù)水平較高的、經(jīng)驗豐富的持證焊工實施,確保一次返修合格。同一位置焊縫返修次數(shù)要求不得超過三次, 要根據(jù)相關(guān)規(guī)定審批焊縫返修工藝技術(shù)文件。

4.4焊縫應在焊完后立即去除渣皮，飛濺物，清理干凈焊縫表面，然后進行焊縫外觀檢查。焊縫外觀應成形良好，寬度每邊坡口邊緣2mm為宜，角焊縫高度應符合設(shè)計規(guī)定，外形應平滑過渡。

4.5焊層之間時間間隔限制在10分鐘以內(nèi)。

4.6焊接環(huán)境出現(xiàn)大于8m/s風速，或者焊接電弧周圍1m范圍內(nèi)的相對濕度大于90%及焊件表面遭雨淋，出現(xiàn)潮濕等情況，焊接必須實施有效防護手段，不然禁止開展返修作業(yè)。

5、潮濕環(huán)境下的焊接工藝

5.1在預熱溫度達到80-100℃的前提下，控制X65鋼層間溫度在120-150℃以上，在為90%RH-95%RH的環(huán)境濕度下，焊接工藝中的焊條電弧焊的焊接接頭效果不好，質(zhì)量不符合標準，在焊縫中產(chǎn)生的氣孔大于標準要求的范圍，對其原因進行分析主要是：在潮濕環(huán)境下，水蒸氣會導致其它合金元素與鐵氧化，還會導致焊縫增氫。當含有碳較多的情況下，氧和碳發(fā)生反應溶解在熔池中，產(chǎn)生的CO不溶于金屬，在熔池凝固的過程中來不及逸出的CO氣泡就會形成氣孔。生成了不溶于金屬的氫分子，在液態(tài)金屬中產(chǎn)生氣泡。當氣泡外逸速度相比凝固速度慢的情況下，就會形成氣孔在焊縫中。

5.2在預熱溫度為80-100℃的情況下，控制X65鋼層間溫度在120-150℃以上，在90%RH-95%RH的環(huán)境濕度下，焊接工藝參數(shù)和層間溫度要嚴格控制，焊接工藝中具有較好質(zhì)量的焊接接頭當屬藥芯焊絲半自動焊。

5.3焊接管線鋼的過程中，通常規(guī)定在90%RH以上的環(huán)境濕度下是不允許進行焊接施工的。通過項目組全面考慮，不斷試驗，在嚴格管理和科學試驗的前提下，應用藥芯焊絲半自動焊可以減少對環(huán)境濕度的要求。

6、體會及建議：

6.1雖然對焊口一次合格率的要求比較高，但返修工作是不可缺少的一個關(guān)鍵步驟，具有極為重要的意義。

6.1.1對于焊工來講，焊口返修工作是一項細致而艱苦的工作。在施工過程中，有時環(huán)境特別不好，尤其是段塞流捕集器施工現(xiàn)場處于南方的水網(wǎng)區(qū)域，為了使一道焊口的返修順利完成，焊工有時需在泥水里躺著或坐著來工作。尤其是在盛夏酷暑難當，焊工還需鉆進通風條件不好的狹窄悶熱的管口內(nèi)實施返修作業(yè)。

6.1.2焊縫的返修工作是一項尤其復雜的系統(tǒng)工程，對于每一項管道工程來講都相當重要。焊縫返修質(zhì)量決定該工程的使用壽命，高超、精湛的焊口技術(shù)無疑會提高施工企業(yè)的經(jīng)濟和社會效益。

6.2選擇進行返修工作的焊工應當具有良好的身體素質(zhì)，較高的敬業(yè)精神，要不斷強化培訓焊工，使其返修焊口的技術(shù)水平不斷提高。

6.2.1對焊工的培訓與管理要加強。普遍提高焊工的技術(shù)水平，使焊口的一次合格率得以提高，降低不必要的經(jīng)濟損失，為單位創(chuàng)造更大的經(jīng)濟效益。

6.2.2對焊工的管理要不斷加強，實施靜態(tài)與動態(tài)管理相結(jié)合的措施，管理要科學，用人要合理，對有經(jīng)驗的老焊工要多加重視，積極選用，使其參與返修，發(fā)揮效能；對年輕焊工也要給予重任，大膽啟用，使其在焊口返修工作中有所參與，從而提高技術(shù)水平。

6.2.3積極為焊口返修工作創(chuàng)造有利的條件，施工時質(zhì)量責任人、輔助人員及設(shè)備到位必須及時，確保焊口返修工作順利開展。

7、結(jié)束語：

通過段塞流捕集器項目對以上返修技術(shù)的實施，返修后的焊縫射線探傷和管口外觀檢查合格，各項性能指標都能滿足相關(guān)要求，一次性合格率達到100%，這充分證明該工藝具有較高的可行性。

參考文獻：

[1]《承壓設(shè)備無損檢測》JB/T4730-2005；

[2]《承壓設(shè)備焊接工藝評定》NB/T47014-2011；

[3] 張玉芝、陶勇寅、李建軍、孟慶麗：X65管線鋼返修焊接工藝 [A]；石油工程焊接技術(shù)交流研討會論文集[C]；2005年

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關(guān)鍵詞：焊接冶金學；教學內(nèi)容；教學方法

中圖分類號：G642.41 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）28-0203-02

焊接是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中不可缺少的先進制造技術(shù)，焊接工藝廣泛應用于汽車、船舶、航空、航天、化工等制造行業(yè)，它是一種精確、可靠、成本低的連接金屬材料工藝方法。焊接冶金學是焊接專業(yè)的主干課，主要學習金屬材料在熔焊條件下，有關(guān)化學和物理冶金方面的普遍規(guī)律。在此基礎(chǔ)上，分析各種具體條件下金屬材料的焊接性，為制定合理的焊接工藝、探索提高焊接質(zhì)量的新途徑以提高理論依據(jù)。隨著社會競爭的加劇，學生的就業(yè)壓力逐漸增大，如何使學生在激烈的競爭中具有自身優(yōu)勢，在工作崗位上具有較高的工程素養(yǎng)，專業(yè)課程體系與教學方法的改革顯得尤為重要。因此，對一些基本原理的掌握應更加牢固，同時，對焊接連接領(lǐng)域的新方法、新工藝及新材料更應快速、透徹的學習與掌握。焊接冶金學課程在培養(yǎng)焊接工程技術(shù)人員的過程中起著重要的作用，在整個專業(yè)教學中起著承上啟下的作用，完成了本課程的學習之后，學生才開始具備對焊接知識體系的全面認識，為后續(xù)專業(yè)課程的學習奠定良好的基礎(chǔ)，因而本課程在專業(yè)知識體系結(jié)構(gòu)中占有重要的地位。因此，需要大力加強教學方法與教學手段改革，從而在教學改革中不斷地提高教學效果。

焊接冶金學是焊接技術(shù)與工程專業(yè)的最重要課程之一，是其他專業(yè)課程的基礎(chǔ)。學生在學習過程中，普遍反映學習內(nèi)容較多且抽象，一些內(nèi)容難于理解，不容易抓住重點等，因此學習起來比較吃力。本人在早期深入課堂，認真聽取了我校及其他重點院校有經(jīng)驗老師的講課，虛心向他們請教。同時，利用書店、互聯(lián)網(wǎng)以及實際手頭資料研結(jié)了大量關(guān)于教學方法、教學心理及實際教學的內(nèi)容，經(jīng)過幾年從事該門課程的教學工作，針對上述現(xiàn)象與問題，在教學中進行了較深入細致的思考與探討，進行了一系列教學改革，取得了較好的教學效果。

一、精挑細選教學內(nèi)容，優(yōu)化課程設(shè)置

焊接冶金學課程是焊接技術(shù)與工程專業(yè)的專業(yè)主干課程，根據(jù)我校所處的地區(qū)優(yōu)勢，本課程學生從事行業(yè)主要為船舶、汽車、航空等行業(yè)，為滿足學校應用型工科專業(yè)工程師及卓越工程師培養(yǎng)目標的基本要求，在加強理論基礎(chǔ)的同時，拓寬學生知識面，精選課程內(nèi)容。

1.突出重點內(nèi)容。在基礎(chǔ)理論部分，掌握焊接的概念、分類、作用及其在工業(yè)生產(chǎn)中的地位與發(fā)展趨勢，焊接過程中氣相、熔渣與金屬的作用，熔滴過渡的形式、特點及其對焊接的影響行為，焊縫形成過程及其與焊接質(zhì)量的關(guān)系，焊接材料的性能特點及成分及其對焊接質(zhì)量的影響規(guī)律、控制與改進的措施；常用焊接冶金原理部分講解焊條冶金反應及分析選用，針對焊絲的應用越來越廣，可能采用焊絲代替焊條，因此，此部分增加焊絲的冶金反應及分析選用。其次講解熔池形成規(guī)律及其控制，講解手工電弧焊、TIG焊、MIG焊、埋弧焊、CO2氣體保護焊等焊接方法的特點及應用。焊接缺陷部分主要講解各種焊接缺陷的種類、形成機理、危害及其防止措施。

2.焊接連接領(lǐng)域的新方法、新工藝及新材料等新知識的講解。在注重相關(guān)基礎(chǔ)理論知識講解的同時，不斷緊跟學科前沿，在教學內(nèi)容上適當引進相關(guān)新方法、新工藝及新材料等方面的前沿知識，擴充學生的知識面。如我校成立了“高強激光智能加工裝備關(guān)鍵技術(shù)產(chǎn)學研開發(fā)中心”，該中心擁有國內(nèi)少有的5kw光纖激光設(shè)備及其他普通激光設(shè)備，且正在引進10kw光纖激光設(shè)備。同時，還擁有Pro-beam公司生產(chǎn)的加速電壓為150KV，功率30KW，真空室16m3的先進電子束焊接設(shè)備。兩臺設(shè)備屬于當今世界高端設(shè)備。另外，還擁有CMT冷金屬過渡焊接設(shè)備及高速攝影儀等，通過對一些先進焊接方法及工藝的講解，使學生對一些前沿焊接有所掌握。加強對基本的焊接理論知識的掌握。

二、改進教學方法與手段，吸引學生注意力，培養(yǎng)學生興趣

1.制作多媒體課件。教學手段上采用板書和多媒體課件相結(jié)合的教學方式，特別是多媒體課件能夠?qū)⒁恍┏橄蟮?、難于理解的知識以動畫的形式展示給學生，以化靜為動，化虛為實，化抽象為直觀，提高教學效果。隨著素質(zhì)教育的深入開展，多媒體技術(shù)在教學中越來越受到歡迎。如在講解到熔滴過渡對形式時，采用高速攝影方式拍攝整個熔滴過渡過程，以及各種工藝參數(shù)對熔滴過渡的影響。通過一些動態(tài)的多媒體課件，讓學生很快掌握什么是短路過渡、大顆粒過渡、細顆粒過渡以及射流過渡等，改變工藝參數(shù)對熔滴過渡如何影響，通過高速攝影后制作的動畫就能很直觀的表現(xiàn)出來。

2.研究式教學。在學習焊接冶金學的概念和原理的同時，以大量的應用實例和工廠中的實際質(zhì)量事故為線索，啟發(fā)學生分析問題。積極鼓勵學生參與教學，增加學生與學生、學生與老師的直接對話，增加學生的“發(fā)問”與老師“提問”。讓學生自己通過閱讀、觀察、實驗、思考、討論及聽講等途徑去獨立探究，自行發(fā)現(xiàn)并掌握相應的原理和結(jié)論的一種方法。它的指導思想是在教師的指導下，以學生為主體，讓學生自覺地、主動地探索，掌握認識和解決問題的方法和步驟，研究客觀事物的屬性，發(fā)現(xiàn)事物發(fā)展的起因和事物內(nèi)部的聯(lián)系，從中找出規(guī)律，形成自己的概念。如在“焊接工藝對焊接接頭組織及力學性能的影響”的講授過程中，通過一個實例：LNG儲罐焊接技術(shù)研究，要求學生分析LNG儲罐的服役條件和焊接要求的基礎(chǔ)上，合理選擇焊接方法、材料，擬定焊接性試驗方法及相關(guān)焊接工藝，老師點評。然后學生在老師點評的基礎(chǔ)上，作為一個大作業(yè)，由學生課后組成幾個科研小組，撰寫出焊接工藝的科研小論文。通過這種自主式的學習方法，大大激發(fā)了學生的學習熱情和對焊接專業(yè)的興趣，培養(yǎng)了學生分析問題和解決問題的科研工作能力以及科學研究的基本技巧。

3.網(wǎng)絡(luò)教學。在不斷完善原來多媒體課件的基礎(chǔ)上，逐步融入網(wǎng)路教學的內(nèi)容，建立課程網(wǎng)站，不斷豐富課程網(wǎng)上的教學資源。教師在網(wǎng)上對一些重點難點進行答疑，同時網(wǎng)上布置作業(yè)，學生解答，老師再在網(wǎng)上點評。另外，老師定期在網(wǎng)上開展一些專題討論活動，讓學生參與到活動中，發(fā)揮他們的主觀能動性。通過這樣，了解學生對知識點的掌握情況，同時讓學生對未聽懂的部分加深理解和強化。

4.改變傳統(tǒng)的考核模式。采用“平時+期末”的考核模式，平時成績除完成課堂上思考題、出勤情況外，還包括研討課對應的大論文、綜合設(shè)計性試驗對應的學生分析能力、動手能力及實驗報告，網(wǎng)上互動教學對應的平時學習和作業(yè)情況等。因此，加大了對學生綜合能力考核的比例，將末端控制改變?yōu)閷W生學習過程的控制。

5.實踐教學的充實及部分實驗設(shè)計為開放性實驗和創(chuàng)新性實驗。本課程除了課堂理論教學外，還設(shè)計了大量的實踐教學環(huán)節(jié)。一部分實驗保留了原有的實驗內(nèi)容，如焊接接頭的金相分析。然而，在分析過程中，課程負責人及實驗室準備了大量接頭的金相照片，在課程教學中集中加以對比、鑒別，使學生在短時間內(nèi)通過對比不同焊接組織的形貌特點，使學生對焊接結(jié)構(gòu)的組織有深入的認識及掌握。同時，部分實驗設(shè)計成為開放性實驗。如氬弧焊工藝參數(shù)及對焊縫成形的影響。實驗室配置相關(guān)的焊接設(shè)備、材料及實驗指導書，學生可以在實驗室設(shè)定的時間段內(nèi)隨時到實驗室進行實驗。還有一部分試驗設(shè)計成創(chuàng)新性試驗。讓學生自己設(shè)計試驗，提出自己的創(chuàng)新思想并付諸于實驗過程中，發(fā)揚學生的創(chuàng)新精神，訓練學生的操作技能，使工藝和焊接操作技能相互促進，提高學生的焊接工藝能力。最后把實驗總結(jié)學成實驗論文。如，在焊條配置實驗中，結(jié)合長三角焊條生產(chǎn)廠商產(chǎn)品研發(fā)需求，根據(jù)企業(yè)產(chǎn)品研發(fā)目標，擬定焊條配方，學生自主測試焊條的工藝性能及各類焊接缺陷，分析焊條成分與焊條工藝性能之間的關(guān)系，改進焊條成分，最后配置出企業(yè)需求的焊條成分。

在《焊接冶金學》課程教學過程中，通過整合梳理教學內(nèi)容，利用先進的教學方法和教學手段，大大節(jié)約了教學時間，增加了教學信息量，擴大了學生的知識面。促進了學生思考，激發(fā)了學生潛能，學生學習積極性高；同時也改進了學生的學習方法，培養(yǎng)了學生的動手能力、創(chuàng)造能力、發(fā)現(xiàn)問題、運用理論知識分析問題和解決問題的能力，提高了學生的基本實驗技能，受到了學生的一致好評，也為以后的專業(yè)課程實驗、畢業(yè)設(shè)計及今后的工作奠定了良好基礎(chǔ)。

參考文獻：

[1]王永東，周月波，鄭光海，等.《焊接冶金學》課程教學改革與實踐[J].北方經(jīng)貿(mào)，2012，（9）：157-158

[2]吉愛國.綜合性實驗教學模式的探討與實踐[J].實驗室研究與探索，2007，26（1）：94-96.

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關(guān)鍵詞:質(zhì)量通病,PDCA循環(huán),“米”字焊縫,技術(shù)攻關(guān)

一、工程簡介

四川廣元廣興續(xù)建工程是由貴陽鋁鎂設(shè)計研究院設(shè)計,其200KA預焙陽極鋁電解槽屬國內(nèi)中型號的預焙電解槽,是在綜合貴陽院186KA槽及國內(nèi)新開發(fā)的大型預焙槽成功經(jīng)驗的基礎(chǔ)上設(shè)計的。鋼槽殼采用小船型結(jié)構(gòu)。200KA預焙陽極鋁電解槽由搖籃式鋼槽殼、行架立柱、陽極提升機構(gòu)、密封罩、小盒夾具等部件組成,其中搖籃式鋼槽殼是本課題研究的主要對象。

鋼結(jié)構(gòu)焊接材料選用依據(jù)施工圖,檢驗執(zhí)行國標GB5117-85,

鋼結(jié)構(gòu)焊接接頭依據(jù)施工圖規(guī)定和國標GB985-80、GB986-80

焊縫檢驗執(zhí)行國標GB3323-82、Q/ZB74-78。

二、選題理由

1、 鋁電解槽為全焊鋼結(jié)構(gòu)件,焊接應力大,其制作大部分采用CO2氣體保護焊,由于我們對CO2氣體保護焊的使用方法不熟練,操作不當,工人的技術(shù)水平低,焊縫外觀成型差,氣孔、咬邊、裂紋、焊瘤等缺陷普遍存在,為實現(xiàn)廣興續(xù)建工程電解槽制安創(chuàng)優(yōu)質(zhì)工程目標,必須確保焊接質(zhì)量。

2、 根據(jù)廣興續(xù)建工程實際情況,48臺槽只有4個月的制安時間,為保質(zhì)量工期,必須對關(guān)鍵工序、薄弱環(huán)節(jié)進行重點攻關(guān),加強管理,完善現(xiàn)場施工質(zhì)量保證體系。

三、目標

1、修正工藝,攻克技術(shù)難關(guān),把焊接規(guī)范嚴格控制在工藝范圍內(nèi),確保焊接質(zhì)量,創(chuàng)優(yōu)質(zhì)工程。

2、制安質(zhì)量達優(yōu)質(zhì),保證實現(xiàn)雙百率,即:合格率100%,優(yōu)質(zhì)率100%。

四、現(xiàn)狀分析

1、在施工準備階段,對以往工程施工中的焊接質(zhì)量通病進行分析,主要是焊接電流過大,造成焊接區(qū)過熱,結(jié)晶粗大,產(chǎn)生脆化,造成質(zhì)量隱患,且焊縫外觀成型差,咬邊、氣孔、加渣、裂紋、焊瘤等現(xiàn)象普遍存在,對以上問題,制定了施工工序質(zhì)量保證系統(tǒng)圖(和提高焊接質(zhì)量系統(tǒng)圖。深入工程施工,跟蹤檢查,組對合格率100%,焊縫外觀檢查合格率100%。

2、針對質(zhì)量通病,又進行了因果圖分析,通過對因果圖的分析,討論認為影響焊縫外觀質(zhì)量的主要因素是:

A:焊接電流過大

B:操作者技術(shù)水平低,責任心不強

C:工藝參數(shù)不當

D:氣體保護效果不好

通過分析,針對主要影響因素,制定對策表(表1),如下:

序號 問 題 對 策

1 焊接電流大 根據(jù)工人技術(shù)水平,通過試驗,優(yōu)選最佳電流

2 操作者技技術(shù)水平低責任心不強 開展技能培訓和技術(shù)交流,加強思想政治工作,提高工人質(zhì)量意識

3 工藝參數(shù)不當 通過焊接試驗和工藝評定,優(yōu)選最佳工藝參數(shù)

4 氣體保護效果不好 采取防風措施,焊前清理干凈,氣流15-20升

表 1

3、對策實施

(1)將CO2氣保焊平角焊的焊接電流分別取150~180A,200~240A,260~280A,300~350A,350~400A五個范圍,由8人依次操作,對焊縫外觀進行檢查比較,200~240A電流效果最佳。

(2)根據(jù)工藝試驗并參照有關(guān)規(guī)范標準編制《焊接作業(yè)指導書》。

4、實施效果

對電解槽端側(cè)板焊縫外觀進行檢查(均為平角焊縫),共檢查150點,一次合格率82%,對焊縫缺陷進行調(diào)查統(tǒng)計,見表2,

序號 名 稱 數(shù) 量 百 分 比 % 累計百分比 %

1 焊瘤 11 40.7 40.7

2 咬邊 8 29.6 70.3

3 氣孔 5 18.5 88.8

4 裂紋 1 3.7 92.5

5 焊肉不夠 2 7.4 100

N

27 100

表2

通過PDCA循環(huán),焊接質(zhì)量有了明顯的提高,一次檢查合格率達到了82%,在焊接中還存在焊瘤、咬邊等缺陷,未達到預定目標。

五、第二次循環(huán)

通過對第一次循環(huán)中遺留下的問題進行調(diào)查研究,分析原因,根據(jù)缺陷調(diào)查表畫出返工缺陷排列圖,用方法展開系統(tǒng)圖分析主要因素和次要因素,并制定對策,見(表3)

1、實施:

(1)召開焊接操作討論會,分析對策,開展思想教育,加強工人思想覺悟,進行認真全面的技術(shù)交底,分析質(zhì)量隱患造成的質(zhì)量事故和嚴重后果,樹立大家的質(zhì)量金牌意識。

(2)加強技術(shù)操作交流,進行操作培訓。

項 目 產(chǎn) 生 原 因 要因 對 策

焊 瘤 焊槍傾角不對 電流大 焊速慢 切割熔渣未清理干凈 組對間隙大 1、專人講課糾正不正確焊接角度,各種位置焊接角度和運弧手法 。畢業(yè)論文,質(zhì)量通病。 2、嚴格控制切割余量和收縮余量,編制制作工藝指導書,提高組對質(zhì)量。 3、焊前仔細清理坡口及邊緣,設(shè)防風棚。 4、加強質(zhì)量監(jiān)督,提高工人質(zhì)量意識,嚴格按工藝施工,禁止大電流焊接。

咬 邊 電壓大 焊絲擺動不到位 組對間隙大 施焊位置不到

氣 孔 焊前清理不徹底 環(huán)境風大 焊槍傾角不對 送氣管泄露

裂 紋 組對間隙大 強行組對 弧坑未填滿

注: 主要因素次要因素

表3

(3)編制《電解槽制作作業(yè)指導書》,嚴格控制組對間隙。

(4)加強質(zhì)量跟蹤檢查,專人負責。

(5)重要焊縫由專人焊接,并打焊工鋼印。

(6)在焊接現(xiàn)場懸掛焊縫外觀檢查對照圖。

(7)獎優(yōu)罰劣,完善現(xiàn)場施工質(zhì)量保證體系。

2、效果:

(1)通過以上對策的具體實施和加強管理,對返工焊縫進行全檢,均達到設(shè)計要求和施工規(guī)范標準;另對樣槽制作組對進行檢查。見表4。

表4 組對 檢 查 調(diào) 查 表

序 號 名 稱 檢 查 點 合格點 合格率%

1 坡 口 40 40 100

2 鈍 邊 40 40 100

3 間 隙 40 40 100

4 錯 邊 40 40 100

N 合 計 160 160 100

通過表4看到組對一次合格率100%,達到優(yōu)質(zhì)。

(2)通過對制作的20臺電解槽零部件的焊接質(zhì)量進行全面跟蹤檢查,共檢測數(shù)據(jù)1240個,超差數(shù)據(jù)89,一次檢查合格率達92.82%。

(3)通過兩次PDCA循環(huán),達到預定目標,整體制作能力達到一個新水平,工人素質(zhì)有了明顯的提高,并試做成功電解槽組對一次成型工藝和一套槽殼組焊工藝,為廣 興續(xù)建工程創(chuàng)優(yōu)質(zhì)提供保證。

六、第三次循環(huán)

1、通過兩次PDCA循環(huán),焊接質(zhì)量有了明顯提高,但為保證工程制安施工優(yōu)良,總結(jié)了前段時間的工作,對第二次循環(huán)中不合格點缺陷類型進行統(tǒng)計,如下表5。

序號 名 稱 數(shù) 量 百 分 比 % 累計百分比 %

1 咬邊 41 46.07 46.07

2 焊瘤 28 31.46 77.53

3 焊縫尺寸不夠 17 19.10 96.63

4 表面裂紋 3 3.37 100

N

89 100

表5

2、通過對上表進行分析討論,造成以上缺陷的主要原因是職工的質(zhì)量意識不高,一味追求速度,個別人采用大電流快速焊,而技術(shù)又不熟練,造成咬邊、焊瘤、焊縫尺寸小,裂紋主要是收弧時弧坑未填滿,冷卻時產(chǎn)生弧坑裂紋。

3、針對以上原因,制定對策如下:

(1)開展思想教育提高工人思想意識;

(2)嚴格控制大電流焊接,一經(jīng)查出,采取嚴厲的經(jīng)濟處罰;

(3)自制角焊縫尺寸檢驗樣板,焊工每人一把,每日的工作量完成后,先進行自檢,然后通知質(zhì)檢員,驗收合格后方可下班。

4、效果

(1)通過對策實施和加強質(zhì)量控制,質(zhì)量意識深入人心,經(jīng)公司質(zhì)檢和檢驗評定,合格率達到了100%;

(2)工人的積極性調(diào)動起來,工作效率明顯提高,由原來的6人焊(兩個端側(cè)板/工作日)減少到5人。

七、關(guān)鍵部位和技術(shù)攻關(guān)

1、搖籃架重要焊縫攻關(guān)

根據(jù)以往施工經(jīng)驗和回訪調(diào)查,搖籃架“米”字焊縫處為重要受力焊縫,搖籃架開裂主要發(fā)生在這個部位.通過對搖籃架焊縫開裂進行了因果圖分析。

2、對策實施

該工程電解槽鋼槽殼采用小船型結(jié)構(gòu),在搖籃架角部增加了兩塊三角丁字板,結(jié)構(gòu)剛性比老式直槽好,通過對因果圖分析,工藝和管理是引起開裂的主要因素,為保證搖籃架的焊接質(zhì)量,避免質(zhì)量事故的發(fā)生,采取了以下措施:

(1)重新編制搖籃架焊接工藝;

(2)搖籃架重要焊縫處由專人焊接,并打焊工鋼印;

(3)加大檢查力度,自檢與專檢相結(jié)合;

(4)施工前進行全面細致的技術(shù)交底;

3、技術(shù)攻關(guān)

搖籃架的焊接,在以往施工中全部采用CO2氣體保護焊,熔深淺,且易產(chǎn)生“虛焊”,大電流焊接造成的“致命”缺陷比較多,為此我們擬對搖籃架“米”字焊縫處采用手弧焊,焊接層間用氣鏟和磨光機清理干凈,專人焊接。

(1)焊接工藝試驗

用同一臺焊機采用不同的電流值讓試板在自由狀態(tài)下,由多人分別施焊,試驗結(jié)果如表6,

序號 電流(A) 電壓(V) 外觀檢查 切片觀察 壓彎試驗 備注

1 A 180 20 變形小,焊縫成型美觀 完全熔合,無夾渣、氣孔、裂紋 600壓彎無撕裂 每塊試板取3樣本切片觀察,3點橫向壓彎

B 250 27 變形較大,焊縫成型一般 完全熔合,有氣孔、裂紋傾向 600壓彎輕微撕裂

C 300 32 變形大,焊縫表面不光滑,咬邊 熔合,局部氣孔,熔合區(qū)微裂紋 600壓彎嚴重撕裂

2 A 180 20 變形小,焊縫成型優(yōu)良 完全熔合,無夾渣、氣孔、裂紋 600壓彎無撕裂 每塊試板取3樣本切片觀察,3點橫向壓彎

B 250 27 變形較大,焊縫成型一般,焊瘤 完全熔合,有氣孔、裂紋傾向 600壓彎輕微撕裂

C 300 32 變形大,焊縫表面不光滑,咬邊表面縱向裂紋 熔合,局部氣孔,熔合區(qū)微裂紋 600壓彎嚴重撕裂

表6

根據(jù)實驗結(jié)果,并 參考電流經(jīng)驗公式I=Kd(《焊接工藝人員手冊》P39,)及焊接電流對氣孔的影響和焊接電流對焊縫金屬化學成分的影響(《焊接數(shù)據(jù)資料手冊》機械工業(yè)出版社),并經(jīng)多人實際操作,優(yōu)選最佳工藝參數(shù),制定焊接工藝。

(2)焊接坡口設(shè)計

搖籃架“米”字焊縫結(jié)構(gòu)如圖—5所示,其中焊縫1、2、3、4、5為主受力焊縫,裂紋擴展如上圖,件A和焊縫1接觸的地方預留減應力孔,既可減小應力集中,又可防止裂紋由焊縫4或5擴展至焊縫1,絕對不允許焊上該孔。工字鋼插口用氧—乙炔切割,特別注意不能傷及工字鋼腹板。畢業(yè)論文,質(zhì)量通病。畢業(yè)論文,質(zhì)量通病。

由圖—6(帶坡口的角焊縫強度與坡口深度的關(guān)系圖)(熔接工學,佐藤邦彥等著,理工學社,1979)可見,當P(坡口深度)>K(焊腳)且P>14mm時,角焊縫的強度明顯提高,因此焊縫1采用/！/單邊450“V”坡口,背面氣刨清根并開出坡口,既能保證焊透,又可提高焊縫強度,使搖籃架當三角筋板因開裂而失去加固作用時仍具有一定的剛性。畢業(yè)論文,質(zhì)量通病。畢業(yè)論文,質(zhì)量通病。

4、實施

按以上設(shè)計經(jīng)反復試驗,優(yōu)選最佳工藝,制定搖籃架“米”字焊縫。畢業(yè)論文,質(zhì)量通病。

篇8

關(guān)鍵詞：試驗，強度，匹配，破斷脆裂

 

一、立項原因及背景

近幾年，為了加大資源開采率，厚煤層、薄煤層開采已成為煤炭開采的必然發(fā)展趨勢。與之相適應，大采高及薄煤層使用液壓支架及重型刮板輸送機的制造數(shù)量逐年增加。而為了滿足液壓支架支護能力大、自重輕，刮板機功率大、自重輕的發(fā)展方向，使用材料也逐步向低板厚高強度方向發(fā)展。故700MPa以上低合金高強板焊接已成為擺在煤機制造行業(yè)的一道重要課題。

2006年以來，先后完成的ZY6400/12.5/28型掩護式液壓支架結(jié)構(gòu)件及SGZ830/630刮板輸送機中部槽中板，選用材料均為σb=800MPa的Q690板材和σb=700MPa的Q550板材，碳當量CE＞0.6，焊接性能差，集團公司屬于首次使用，在國內(nèi)也屬于初期使用尚未有十分成熟的焊接規(guī)范。

二、研究內(nèi)容及創(chuàng)新點

針對以上情況，接受任務(wù)后，我們組成了700MPa以上低合金高強板焊接研究小組分別赴鄭州、平陽等專業(yè)支架制造廠進行了廣泛的市場調(diào)研，認真總結(jié)吸取了兄弟廠家使用同類型材料的經(jīng)驗教訓，根據(jù)本廠實際情況，反復探討，認真研究，并進行了多次焊接試驗、工藝評定、工藝會簽，制定了以下工藝方案，付諸實施，取得了滿意的效果。

1、焊接材料選用

焊接材料選用有三種方式，即高匹配、等強匹配、低匹配，其中常規(guī)使用的是等強匹配。我們對等強匹配和低匹配兩種方式分別進行了焊接試驗，結(jié)果如下：800MPaQ690板、700MPaQ550板選用等強匹配的焊件，雖然抗拉強度滿足了使用要求，分別達到800MPa和710MPa，但是壓彎試驗中，均產(chǎn)生脆斷現(xiàn)象，彎曲角度未達到要求的120°而且拉伸試驗斷裂后，焊縫區(qū)沒有明顯塑變，縮頸現(xiàn)象，證明焊縫延展性、塑性差；而采用低匹配的焊件，抗拉強度分別達到了796MPa和702MPa符合焊縫強度±2%的要求，且壓彎試樣，彎曲角度達到100～110°時，800MPa焊件產(chǎn)生微裂，700MPa焊件未開裂。

綜合比較，為了保證焊縫塑性、韌性及接頭強度均滿足要求；我們在焊接材料選用上采取了低匹配原則，即焊接材料比母材材料低一個強度等級，800MPa的Q690鋼板選用700MPa的焊接材料，700MPa的Q550鋼板選用600MPa的焊接材料，同時為了兼顧焊縫強度和外觀質(zhì)量，且在同級別焊接材料中分別選用了焊接熔透性較好的E70M（E60M）焊絲，用于打底焊和填充焊，選用了成型性優(yōu)異、波紋平整的E702（E602）焊絲用于蓋面焊。

另外，為了在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，盡可能提高焊接生產(chǎn)效率，我們選用了直徑φ1.6㎜焊絲，拋棄了多年來長期沿用的直徑φ1.2㎜焊絲。

2、焊接氣體的選用

根據(jù)國內(nèi)外各種焊接書籍介紹，600MPa以上材料焊接，保護氣體推薦使用80%氬氣+20%CO2氣體或100%氬氣保護方式。

在研究過程中，為了既滿足焊縫質(zhì)量，又確保方案經(jīng)濟合理，我們對保護氣體與焊絲匹配的三種方案即藥芯焊絲加富氬氣保護，實芯焊絲加富氬氣保護，藥芯焊絲加CO2氣體保護進行了反復試驗，結(jié)果超聲波探傷焊縫內(nèi)部質(zhì)量均在Ⅱ級焊縫以內(nèi)，均滿足《金屬焊接結(jié)構(gòu)件焊接質(zhì)量檢驗技術(shù)要求》中“二氧化碳氣體保護自動和半自動焊的產(chǎn)品焊接件焊縫質(zhì)量檢驗：自動焊選?、蚣墸胱詣雍钢匾缚p選?、蚣墸侵匾缚p選?、蠹?rdquo;的規(guī)定，但方案Ⅰ富氬氣保護加藥芯焊絲，每件產(chǎn)品需費用21080元；方案Ⅱ富氬氣保護加實芯焊絲，每件產(chǎn)品費用18913元，方案ⅢCO2氣體加藥芯焊絲，每件產(chǎn)品需費用15916元。

綜合比較，選用了焊縫質(zhì)量與經(jīng)濟性能最佳匹配方案，藥芯焊絲加CO2氣體保護。

3、焊前預熱方法選擇

由于Q690、Q550鋼板屬于可焊性差的低合金超高強度結(jié)構(gòu)鋼，其淬硬傾向嚴重，產(chǎn)生焊接裂縫及延遲裂紋的可能性較大，這在北京煤機廠、鄭州煤機廠使用過程中已得到了充分體現(xiàn)。而且ZY6400支架生產(chǎn)日期又正值大同地區(qū)風大，氣溫變化大的三、四月份，保持始焊溫度及層間溫度對于焊接成敗有著十分重要的作用。

本著既保證產(chǎn)品質(zhì)量，又降低成本，改善焊工工作條件的原則，我們對Q690與Q690、Q690與Q550，Q690與Q460、Q550與Q550、Q550與Q460、Q460與Q460六種組焊方式試樣，分別采用了不預熱、氧—乙炔火焰局部預熱，加熱爐整體預熱三種工藝方案進行了施焊，并采取了超聲波探傷和理化試驗措施分別進行檢測，結(jié)果如下：

Q690母材相關(guān)的九件試樣，不預熱的三件在熔合線附近出現(xiàn)程度不同的微觀裂紋，其中最長的達到15～20㎜長2～3㎜深；氧—乙炔局部預熱的三件試樣，有一件有可疑性裂紋，加熱爐整體預熱的三件試樣，未發(fā)現(xiàn)有焊接裂紋，焊縫質(zhì)量Ⅱ級。

Q550母材相關(guān)的六件試樣，不預熱的二件有一件有可見陰影線疑似裂紋，而氧—炔局部預熱和加熱爐整體預熱的四件試樣，均未發(fā)現(xiàn)有任何焊接裂紋跡象，焊接質(zhì)量一件Ⅰ級三件Ⅱ級。

Q460與Q460焊接試樣，三件均未發(fā)現(xiàn)有焊接裂紋跡象，焊接質(zhì)量Ⅱ級。

根據(jù)試驗檢測結(jié)果，我們確定了Q690鋼板焊接，必須入加熱爐整體進行焊前預熱，預熱溫度150～200℃，且焊接過程中應經(jīng)常進行點溫計監(jiān)測層間溫度，低于100℃時，應重新入爐加熱至150～200℃；Q550鋼板開始焊接前，用氧—乙炔火焰對始焊部位焊縫兩側(cè)80～100㎜范圍內(nèi)預熱1.5m～2m,溫度150～200℃，以提高始焊溫度，施焊過程中，通過焊接自身電阻熱，保證層間溫度介于80～100℃之間。

4、焊接過程控制

為了保證預熱效果，保證焊件層間溫度滿足焊接要求，工藝要求焊接過程廢棄過去長期使用的單人包件制，改為作業(yè)小組包件制，即3～4個人組成一個作業(yè)小組，對同一工件預熱后，不間斷連續(xù)焊接，中間采取換方法，直至該道焊接工序組件全部焊接完畢，進入焊后熱處理為止。

焊接采用兩人對稱焊接方法，以控制焊接變形。規(guī)定焊接電流介于350～400A，焊接電壓34～36V焊絲伸出長度23～25㎜，焊絲送絲速度11～12m/分，氣體流量19～20L/分，且要求加強焊接工藝監(jiān)控，嚴格限定焊接電流，防止電流太小產(chǎn)生未熔合，未焊透現(xiàn)象，電流太大導致焊縫熱影響區(qū)增大，焊縫嚴重脆化，造成焊縫開裂。

5、焊后熱處理方法選用

為了消除焊接殘余應力，防止延遲裂紋的產(chǎn)生，我們對工件進行了焊后熱處理方法的選用研究分別對Q690與Q550焊件進行了預熱，不預熱試驗，結(jié)果如下：Q690未采取熱處理措施試件，在磁粉探傷檢查中，發(fā)現(xiàn)有磁粉殘留現(xiàn)象，疑似有裂紋；采取熱處理措施試件，未發(fā)現(xiàn)有磁粉殘留現(xiàn)象，焊縫表面光亮。Q550試件，采取或未采取熱處理措施試件，均未發(fā)現(xiàn)磁粉殘留現(xiàn)象，焊縫表面光亮。

根據(jù)試驗檢測結(jié)果，我們制定了以下措施：(1)Q690鋼板為主要母材制成的工件，嚴格強調(diào)每一道工序焊接完畢，都必須馬上入爐進行焊后熱處理，加熱溫度450～500℃，保溫2.5小時后將工件運至避風部位空冷至常溫，再進入下一道工序組點。(2)Q550鋼板為主要母材制成的工件，主要零件焊接工序，重要焊縫必須立即入爐進行焊后熱處理，加熱溫度450～500℃保溫時間2.5小時后將工件運至避風部位空冷至常溫，非重要焊縫及次要零件焊后可不入爐熱處理，但必須避風放置冷卻至常溫。

二、創(chuàng)新點

1、焊前預熱，對700MPa級母材采取了局部氧—乙炔預熱工藝，對600MPa級母材不預熱，降低了產(chǎn)品成本，改善了員工工作條件。

2、保護氣體，采用了藥芯焊絲加CO2氣體，氣—渣聯(lián)合保護方法代替了富氬氣保護方式，降低了生產(chǎn)成本。

3、焊接材料選用，采用了低匹配原則，改變了等強匹配的傳統(tǒng)觀念。免費論文參考網(wǎng)。免費論文參考網(wǎng)。

4、焊后熱處理，采用了消氫處理與焊后熱處理相結(jié)合空冷的方式，改變了低合金高強鋼必須焊后熱處理，隨爐冷卻方式。

三、應用情況及社會經(jīng)濟效益

1、應用情況

2006年4月，對成套工藝進行了焊接工藝評定，結(jié)果如下：

拉伸試驗如下圖

①抗拉強度 Q690與Q690、Q690與Q550采用入爐預熱700MPa焊絲，380A電流，12L/分氣體流量，干伸長度23㎜，焊后熱處理，在拉力試驗機進行，試樣尺寸30×30×400㎜，破斷力達到標準要求，未斷未裂(因接近設(shè)備允許拉力極限未拉斷)

Q550與Q550、Q550與Q460采用氧—乙炔局部預熱，600MPa焊絲，380A電流，12m/分送絲速度，20L/分氣體流量，干伸長度23㎜，焊后入爐熱處理，在100KN試驗機進行試驗，試樣尺寸30×30×400㎜破斷力642KN、638KN未斷未裂；

②彎曲試驗(見下圖)

試驗數(shù)據(jù)

1、試驗方法 圓頭彎曲(三點彎曲)試驗

2、圓頭直徑 D=90㎜(標準要求3δ)

3、支點寬度 150㎜(標準要求≤3δ＋D)

Q690相關(guān)試樣 1/3試件焊縫處發(fā)生開裂現(xiàn)象，2/3試件未斷未裂

Q550相關(guān)試樣 焊縫處大多數(shù)未斷未裂

超過標準提出的≤120°要求合格

③2006年3～7月我們分別對按照該工藝焊接Q690和Q550、Q690和Q690，在不同的氣候條件下，我們做了4～5次探傷試驗，除發(fā)現(xiàn)局部焊接缺陷外，未發(fā)現(xiàn)任何焊接裂紋。免費論文參考網(wǎng)。同時在拉伸試驗中抗拉強度均達到700MPa左右，其中最好的試樣達到了800MPa未斷未裂（由于保護設(shè)備沒有繼續(xù)加大拉力）；

④2006年5月，送北京煤科總院支架試驗中心，對ZY6400/12.5/28掩護式支架樣機進行支架型式試驗，全部指標符合MT312－200《液壓支架通用技術(shù)條件》要求，一次成功，進行工業(yè)性試驗階段，未發(fā)現(xiàn)由于工藝問題而出現(xiàn)的焊縫開裂現(xiàn)象。

實踐證明，在同一產(chǎn)品焊接過程中，已達到同行業(yè)先進水平。在低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼焊接中，圍繞焊接材料選用、保護氣體選用、焊接工藝參數(shù)選擇、焊前預熱方法選擇、焊后熱處理方法選用等工藝規(guī)范有較好的推廣交流價值。

參考文獻：

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2 楊道明，朱 勛.金屬力學性能與失效分析.北京，機械工業(yè)出版社，1991.

3 俞尚知.焊接工藝人員手冊.上海，上?？茖W技術(shù)出版社，1991.

4 王笑天.金屬材料學.西安，西安交通大學出版社.1989.

篇9

關(guān)鍵詞：焊接質(zhì)量 聚乙烯燃氣管道 焊接技術(shù)

Abstract: this article from the Angle of guarantee the quality of welding of PE gas pipeline welding technology in this paper, the development status quo and put forward to ensure welding quality industry development should pay attention to several problems.

Keywords: welding quality polyethylene gas pipe welding technology

中圖分類號： TQ325.1+2 文獻標識碼：A 文章編號：

近年來，聚乙管道被越來越多的應用到燃氣輸配行業(yè)中，聚乙烯管道的焊接質(zhì)量問題表現(xiàn)的越來越突出和至關(guān)重要。這促使行業(yè)相關(guān)制造商、管理機構(gòu)和國家監(jiān)督部門對聚乙烯燃氣管道的焊接技術(shù)問題從不同角度給予了重視和規(guī)范，下面我們從以下幾方面來探究聚乙烯燃氣管道焊接技術(shù)的發(fā)展狀況。

1 聚乙烯燃氣管道元件

隨著高分子材料科學技術(shù)的飛速發(fā)展，上世紀在管道領(lǐng)域發(fā)生了一場革命性的進步，特別是在燃氣輸配行業(yè)中，聚乙烯燃氣管材、管件、閥門、鋼塑轉(zhuǎn)換等（通稱聚乙烯管道元件）的應用得到了很大發(fā)展，且具有超過傳統(tǒng)的金屬管道的勢頭。

燃氣用管道元件對材料的要求比較嚴格，經(jīng)過多次性能改良目前PE管生產(chǎn)主要用專用的混配料，分為PE80和PE100兩個級別，目前燃氣公司多用的為PE100級別的聚乙烯管道元件。

我國從上世紀80年代初期開始PE燃氣管的研究工作，從1982年我國首先在上海使用PE燃氣管試驗輸送人工煤氣開始，到今天的大面積使用，其間經(jīng)歷了曲折的歷程。上世紀九十年代，為適應國內(nèi)推廣使用PE管的要求，國家于1995年了《燃氣用埋地聚乙烯管材》(GB 15558.1-1995)、《燃氣用埋地聚乙烯管件》(GB 15558.2-1995)和《聚乙烯燃氣管道工程技術(shù)規(guī)程》(CJJ63-1995)。隨著行業(yè)應用技術(shù)的變化和提高， 又于2003年《燃氣用埋地聚乙烯(PE)管道系統(tǒng)第一部分：管材》(GB 15558.1-2003代替GB 1555.1-1995)；2005年了《燃氣用埋地聚乙烯(PE)管道系統(tǒng)第二部分：管件》(GB 15558.2—2005)，并廢止(GB15558.2－1995)；2005年修訂了《城鎮(zhèn)燃氣輸配工程施工及驗收規(guī)范》（CJJ33-2005）；2006年頒布了《燃氣用聚乙烯管道焊接技術(shù)規(guī)則》(TSGD2002—2006)；2008年修訂了《聚乙烯燃氣管道工程技術(shù)規(guī)程》(CJJ63—2008)，以及其后的鋼塑轉(zhuǎn)換和閥門標準制定。以上一系列實踐、研究、標準規(guī)程和規(guī)范的制訂、更新，為聚乙烯燃氣管道元件的發(fā)展、生產(chǎn)制造和應用確定了理論依據(jù)和設(shè)計、施工標準。

2 聚乙烯燃氣管道焊接機理

聚乙烯材料的焊接，由于分子量不一，在一定的區(qū)間范圍內(nèi)，所以聚乙烯材料的焊接可以視認為混合物的焊接，基本有以下兩種焊接方法。

（一）熱熔對接法：使用專門加熱工具對元件兩端部加熱至粘流狀態(tài)后，在壓力下將其焊合。

（二）電熔連接法：將非金屬材料制電熔管件通電加熱至表面熔化，使之與相接觸的另一元件焊合。

它們的焊接機理均應為：用外加熱能的方法，使分子間相互運動、滲透，使分子量相對在同一區(qū)間的兩種聚乙烯材料的端表面粘流、熔化，并在一定條件下使其焊合。

3 聚乙烯燃氣管道連接質(zhì)量的影響因素

聚乙烯燃氣管道連接不論是熱熔和電熔其質(zhì)量影響因素都可歸結(jié)為以下幾方面：

⑴ 焊接操作過程的正確性：由經(jīng)過培訓且合格取得國家認可考試機構(gòu)頒發(fā)的特種設(shè)備非金屬焊接操作人員來保證；

⑵ 使用處于正常工作狀態(tài)的焊接設(shè)備和專用工具：通過設(shè)備正常維護和檢定保證；

⑶ 合格的管道元件：由制造廠家按照國家標準生產(chǎn)且制造廠家必須取得相應的許可證；

⑷ 正確的焊接工藝參數(shù)和焊接方法：按照相應規(guī)范執(zhí)行并進行必要的焊接工藝評定；

⑸ 正確的焊接環(huán)境：在焊接施工過程中主要要考慮天氣、正常焊接工藝參數(shù)適用范圍、供電電源對焊接設(shè)備輸出參數(shù)的影響等環(huán)境因素，可以通過相應的預案來應對。

4 焊接設(shè)備及機具的發(fā)展水平

目前在國際國內(nèi)使用的電熱熔焊機在電子電氣控制技術(shù)發(fā)展的支撐下發(fā)展比較成熟。產(chǎn)品技術(shù)標準發(fā)展比較快，國際上有ISO12176-1（熱熔）和ISO12176-2（熱熔）兩個標準，國內(nèi)有GB20674-1（熱熔）和GB20674-2（電熔）兩個標準。除此而外，在多種雜志上出現(xiàn)高校、企業(yè)根據(jù)生產(chǎn)研究進程形成的大量的論文，這對電熱熔焊機技術(shù)的發(fā)展和日臻完善都起到了很大作用。綜合工程中的焊接設(shè)備可以用以下幾句話來概括目前國內(nèi)的電熱熔焊機發(fā)展水平：國內(nèi)市場上的電熱熔焊機性能、技術(shù)、質(zhì)量水平高中低檔各有秋色，因成本引起的銷售價位不同滿足了不同層次的客戶需求。從技術(shù)角度來講，高品質(zhì)的電熔焊機、熱熔焊機均達到焊接聚乙烯燃氣管道所需的必備電壓、時間（或溫度、壓力、時間）程序控制功能，且精度達到國際標準要求；在此基礎(chǔ)上，為了滿足工程質(zhì)量跟蹤要求，該類焊機具備管理信息錄入和存貯、輸出功能，這些信息包括工程編號、焊工編號（最根本有效的項目）等；如此該類焊機就可在保證焊接質(zhì)量的同時，在工程管理配合到位的情況下，可提供有效的焊接質(zhì)量跟蹤數(shù)據(jù)。所以，目前國內(nèi)市場上的工地用焊接設(shè)備質(zhì)量和性能發(fā)展水平與國際同等產(chǎn)品質(zhì)量水平相當，可以滿足工程需要。

5 焊接過程作業(yè)的規(guī)范性

聚乙烯燃氣管道焊接接頭一個最大的特點就是沒有非常有效的事后非破環(huán)性檢測方法，其質(zhì)量保證主要訴諸于規(guī)范地、標準地、正確地焊接過程作業(yè)。此方面設(shè)計三個問題：

⑴ 作業(yè)過程的標準化：這一點在《燃氣用聚乙烯管道焊接技術(shù)規(guī)則》(TSGD2002—2006)有明確的規(guī)定，相關(guān)規(guī)程里也有不沖突的表述，應該培訓焊工嚴格執(zhí)行；

⑵ 作業(yè)人員的培訓：國家于2010年頒布了特種設(shè)備安全技術(shù)規(guī)范《特種設(shè)備焊接操作人員考核細則》（TSG Z6002－2010），對作業(yè)人員資格取得應具備的素質(zhì)和考核管理方法做了詳細規(guī)定，目前全國20多個考試機構(gòu)在開展此項工作，這對聚乙烯燃氣管道的焊接質(zhì)量保證是一個非常有效的手段。值得一提的是，在作業(yè)人員培訓過程中，要特別重點強調(diào)和讓他們具備焊接過程完成后的非破環(huán)性檢查能力和責任心。

⑶ 焊接工藝參數(shù)的選擇：PE材質(zhì)的熔體質(zhì)量流動速率有差異，其可焊接的最佳溫度就有可能不同，相應其它焊接參數(shù)也可能要做調(diào)整。這一點就需要作業(yè)人員和管道使用方要有此意識，通過焊接工藝評定來確定焊接參數(shù)的適用性。

6 焊接過程程序的發(fā)展

電熔焊接的熔接過程因管件大小不同和特殊工況要求可以增加預熱階段。

熱熔焊接目前國內(nèi)多采用的德國焊接技術(shù)學會的DVS2207-1標準、英國的焊接標準和TSGD2002-2006里附錄的焊接參數(shù)標準，這三個標準在使用時要注意跟進相應標準的最新發(fā)展成果。除此而外，國際上在這方面還有如下發(fā)展趨勢：

將熱熔焊接程序按如下分類，熔接程序常見的有等壓焊接冷卻和降壓冷卻兩種，按國外標準可分為三種：一級低壓熔接、二級低壓熔接、一級高壓熔接。焊接參數(shù)一般采用的歐洲標準DVS 2207-1995，此外還有美國標準和英國標準。國家規(guī)范TSG D2002-2006里提出的參數(shù)就最接近于歐洲標準。

綜上所述，為確保聚乙烯燃氣管道的焊接質(zhì)量，在今后的技術(shù)工作中還需作如下工作：

⑴ 焊接設(shè)備的質(zhì)量監(jiān)管工作：形成相應的管理程序、檢驗標準，對焊接設(shè)備定期進行質(zhì)量確認和校驗工作；

⑵ 焊接工藝評定工作：該項工作包括焊接工藝評定機構(gòu)的確認和焊接工藝評定結(jié)果的應用；

⑶ 熔接程序的優(yōu)化和新技術(shù)發(fā)展。

參考文獻

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[4]中華人民共和國建設(shè)部.GB50028-2006.城鎮(zhèn)燃氣設(shè)計規(guī)范. 北京：中國建筑工業(yè)出版社.2006

[5]中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局.GB15558.2-2005 燃氣用埋地聚乙烯（PE）管道系統(tǒng) 第1部分：管材

[6]中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局.GB15558.2-2005 燃氣用埋地聚乙烯（PE）管道系統(tǒng) 第2部分：管件

[7] 中華人民共和國建設(shè)部. CJJ33-2005.城鎮(zhèn)燃氣輸配工程施工及驗收規(guī)范. 北京：中國建筑工業(yè)出版社.2005

篇10

關(guān)鍵詞：管道；焊接；DSP ；機器人

中圖分類號：TG409

1 前言

近年來，隨著市政管道和石油天然氣管道的建設(shè)越來越多，對焊接工藝和焊接效率的要求都有所增加，這就對焊接設(shè)備提出了更高的要求，不僅要焊接質(zhì)量高，而且還要速度快。為此論文研制一種焊接機器人，取代人工或半自動焊接，從而可以實現(xiàn)焊縫的快速、高效、低缺陷的高質(zhì)量焊接。論文對該焊接機器人進行討論。

2 機械結(jié)構(gòu)設(shè)計

2.1 結(jié)構(gòu)分析

該機器人機械結(jié)構(gòu)主要由焊槍姿態(tài)調(diào)整、焊槍位置調(diào)整、焊接小車行走驅(qū)動等幾部分組成，由于焊接小車是結(jié)構(gòu)對稱的，可以裝一把焊槍，也可以裝兩把焊槍，故以其中一側(cè)為例，如圖1所示。焊槍姿態(tài)調(diào)整部分主要完成干伸長調(diào)整，保證滿足焊接工藝上對焊縫的要求，姿態(tài)調(diào)整機構(gòu)由電機1帶動滑板2來實現(xiàn)；焊槍位置調(diào)整部分是在焊接過程中完成焊槍的擺寬、擺頻、兩側(cè)位置的停留時間等的功能動作，擺動部分由電機4帶動滑板3來實現(xiàn)；行走驅(qū)動是實現(xiàn)焊槍沿管周運動的驅(qū)動力機構(gòu)，在焊接時，焊接速度即為焊車的行走速度，因此要求焊車行走機構(gòu)行動十分平穩(wěn)，行走機構(gòu)由電機5驅(qū)動。

圖1 焊接小車機械結(jié)構(gòu)

2.2 數(shù)學模型分析

焊接過程中，焊接小車裝夾在專用軌道上，小車帶著焊槍在軌道上行走，從而實現(xiàn)管道的全位置焊接。將焊接小車應用多體系統(tǒng)理論分析，其拓撲結(jié)構(gòu)圖如圖2所示：

圖2 焊接小車的拓撲結(jié)構(gòu)圖

故若已知圓弧焊接軌道建立坐標系點處在大地慣性坐標系中的坐標，則根據(jù)齊次坐標變換即可得到焊槍夾具處的最終坐標，進而也可得出焊絲與焊接管道接觸處的坐標，這樣就建立了焊接小車工作的運動學模型，通過相關(guān)控制系統(tǒng)即可實現(xiàn)焊接小車的工作。

3 控制系統(tǒng)設(shè)計

管道焊接機器人控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)如圖3所示。為了減輕主控制器的負擔，系統(tǒng)采用雙控制器結(jié)構(gòu)，主控制器采用DSP數(shù)字信號處理器，通過相應的伺服系統(tǒng)，來實現(xiàn)焊接機器人的各種控制算法。輔助控制器采用ARM芯片，主要負責接口電路的控制：通過CAN總線接口與手持遙控盒相連，接受各種焊接控制命令。

在整個系統(tǒng)中，DSP與ARM之間是通過RS-232接口進行數(shù)據(jù)交換，從而可以保證兩個處理器之間數(shù)據(jù)傳遞的實時性和可靠性。

圖3系統(tǒng)的硬件框圖

4 控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計

根據(jù)控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)，可以在上位機上開發(fā)相應的軟件，軟件的開發(fā)過程中運用模塊化方式，為用戶的操作提供了方便。該軟件包含通訊連接模塊、參數(shù)修改模塊、伺服控制模塊指令、在線控制模塊四個重要功能模塊。在這四個模塊中，通訊連接模塊和參數(shù)修改模塊組成了上位機軟件，用于實現(xiàn)通訊設(shè)置、焊接參數(shù)的編輯、修改和保存等功能；在線控制模塊和伺服控制模塊是DSP軟件，用于實現(xiàn)伺服運動控制算法及在線監(jiān)控等功能。

5 結(jié)論

論文論述了設(shè)計管道焊接機器人一種方法，其機械結(jié)構(gòu)包括焊槍姿態(tài)調(diào)整、焊槍位置調(diào)整、焊接小車行走驅(qū)動等幾部分組成，并進行了數(shù)學建模。控制系統(tǒng)使用DSP做主控制器負責連接各伺服電機，使用ARM做輔助控制器負責接口的連接，從而充分發(fā)揮了兩者各自的優(yōu)勢。

參考文獻

[1] 閆政，梁君直，陳江. 采用DSP控制的高效管道雙焊矩全位置自動焊機研究[J].電焊機，2005，35（4）：38-43.

[2] 閆政，梁君直，陳江.PAW2000管道全位置自動焊機[J]. 電焊機，2005，35（6）：47-53.