孙口黄河特大桥钢梁制造的质量控制

孙口黄河特大桥钢梁制造的质量控制李仲襄(铁道部宝鸡桥梁厂)提 要 本文叙述孙口黄河桥钢梁制造的工艺和质量控制方法,并对原材料进厂的复验、 管理和使用提出意见。主题词 钢桁梁 制造 工艺1 概况孙口黄河特大桥是京九铁路线上的重要桥梁之一,也是京九铁路全线贯通的控制工程。 钢梁制造从1993年10月3日开始正式投料,到1994年12月20日较合同工期提前33天竣工,历时444天。钢梁为四联4×108m平弦无竖杆,节点外拼接,双线连续钢桁梁。桁梁1316m ,节间长12 m ,主桁中心距10 m ,钢梁材质为SM 490C,最大板厚36 mm ,钢梁造重为13 000 t。该桥为我国第一座采用工厂制造整体节点结构的钢桁梁,上、 下弦杆全部采用箱型截面。 在受拉和疲劳控制杆件上首次采用等厚或不等厚钢板对接。在桥门架和横联设计上首次采用板式结构。在工厂制造工艺中首次在部分杆件上采用火焰精密切割。总之,在该桥钢梁上采用的新技术、 新材料、 新工艺,为我国钢梁制造技术填补了一项空白。2 需要严格质量控制的因素211 材料新、 品种多,需要加强管理孙口桥钢梁主结构最初计划选用16 M nq或SM 50C钢板,大桥局将此项焊接试验委托机电部哈尔滨焊接研究所,由宝鸡桥梁厂进行焊接复验工作。 由于16 M nq和SM 50C钢材低温冲击达不到设计规定的- 45,A KV 48J的规定,因此焊接复验的各种接头低温冲击未能全部达到设计规定的各项标准。经过多次会议研究,于1992年7月决定孙口桥主结构钢材采用SM 490C,采取招标的方法采购。招标结果钢板厚度小于24 mm的为韩国料,大于、 等于24mm的为日本料。 由于对各种接头的机械性能要求不一样,因此经过试验选择了不同的焊丝。 对接焊和棱角1998年3月 第1期(总57)铁 道 工 程 学 报 JOURNAL OF RA I LWA Y EN GI N EER I N G SOC IETYM arch 1998 No. 1(Ser. 57)本文收稿日期: 19961115 李仲襄 铁道部宝鸡桥梁厂副厂长 宝鸡 邮编: 721006© 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.焊用H10M n2焊丝,弦杆角焊缝用H08 M nA焊丝,其它角焊缝用H08E焊丝。 在施工中用错钢板或用错焊丝将造成质量事故,其损失之大是无法估量的,所以对材料的管理显得尤为重要。212 新工艺的采用需要严格工艺纪律我国铁路钢桥制造中的零件边缘加工,以往一直采用火焰切割下料后再机加工的工艺。 由于孙口黄河桥是我国首次采用整体节点结构,节点外高强度螺栓拼接的大跨度栓焊梁桥,而节点板的平面几何形状复杂,边缘多处的圆弧状,机加工比较困难,用精密焰切取代机加工工艺,可以节省工时20%左右,可以减少原材料的消耗,具有明显的经济效益。根据宝鸡桥梁厂、 大桥工程局设计院和铁道部科学研究院铁建所共同试验研究的结果,决定精密焰割工艺可以用于孙口桥零部件外露边缘的加工,具体部分如下:主桁弦杆的大节点板、 小节点板和平联节点板;主桁受压H型斜杆的外露边缘;拼接板;桥面系杆件的外露边缘;联结系杆件的外露边缘。除此之外,弦杆盖腹板的对接焊;整体节点的拼装、 钻孔;疲劳杆件平联节点板焊缝的锤击等工艺,都是工厂第一次采用的新工艺,没有严格的工艺纪律,新工艺的贯彻执行是难以保证的。213 新的结构形式需要精细制造孙口桥钢梁上、 下弦杆与节点板整体焊接在工厂制造是一种新的结构形式(图1),这种结构方便现场安装,节省高强螺栓,但给工厂制造增加了难度。 一是对接焊缝,特别是交变应力区的对接焊缝要求严格,内在质量要通过引弧试板来检验,表面要按标准打磨圆顺。二是箱型杆件变形后校正困难,大节点板的垂直度和开口尺寸等都是技术难点。三是弦杆四面有孔,特别是大节点板和弦杆要同时出孔,难度较大。图1板式桥门和横联也是一种新的结构形式,上平联的支杆和桥门(横联)大板梁在工厂焊接后整体出厂,各部孔群的相对位置难以保证,大板梁的腹板变形、 开口尺寸均不好处理。全桥上、 下弦杆584根,桥门32个,横联48个。这些杆件均是质量控制的重点。251 铁 道 工 程 学 报1998年3月© 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.3 孙口桥钢梁制造的质量控制311 明确的质量方针和质量目标针对孙口桥钢梁的制造难度大、 工期紧、 任务重的特点,工厂经过充分讨论和研究,确定了“认真执行技术标准,严格遵守工艺纪律,向质量要进度,千方百计满足用户要求” 的质量方针 和 “确保大桥整体工程质量,创国家优质工程奖,各项指标达到 孙口桥钢梁制造规则 要求” 的 质量目标。这个质量方针和质量目标明确具体,操作性强。它既有的放矢,又切实可行,所以很 快被职工群众所接受,并把它贯彻在孙口桥钢梁制造的全过程。 质量方针和质量目标成为衡量 职工工作质量的唯一标准,因此任何违反质量方针的行为和侥幸心理都受到应有的惩罚,而一丝不苟,认真执行质量方针的职工得到了表彰。 全体职工都为净化质量空气和质量环境自觉规 范自己的行为,养成按工艺、 按标准操作的良好习惯。312 完善的原材料进厂复验、 管理和使用制度大桥主结构使用的14 713 t钢板和456 t型钢均是通过招标采购的进口料。 该桥钢梁制造规则中规定:“大桥所有的材料,均应符合设计要求,除必须有材料出厂质量证明书外,钢桥制 造厂还应按合同要求和有关标准对进厂材料的各项性能和外观进行检查、 复验并做好检验记 录。 钢板均应成批进行交付和验收检验,每批钢板应相同的热处理号、 铸造号,尺寸以及相同的 轧制和热处理工艺,每批钢板不能大于300 t。 ” 根据以上规定,工厂对入库材料进行严格复验,做到了不合格的原材料不投产。 例如:钢板的技术条件中对低温冲击韧性的要求是做夏比(V型缺口)低温冲击试验,试验温度- 40,试 块方向顺轧制方向,钢板在热轧状态时的吸收功为40J。第一批韩国钢材经商检合格进厂后, 工厂取试件22套,按有关标准进行复验,结果表明部分钢板的- 40夏比冲击值不符合合同 技术条件要求。商检局派员来厂再次取样试验,确认11个炉号的2 402 t钢板不合格。经与韩 商谈判达成协议,由韩商补轧合格钢板。日本进口的第二批钢板经工厂复验,炉号320615厚度为28 mm钢板的- 40夏比冲击 值不合格。经日本厂家来厂考察工厂的试验设备和试验资料,确认为不合格,并补轧第三批钢 板179 t作为理赔。 除进行各项性能的复验外,工厂还对入库钢材逐张进行外观质量、 规格、 数量的验收,并将 钢材的炉批号的编码代号,移置到每张钢板的表面和端头,按钢板的材质、 规格分类,分垛,实 行 “五五化” 码放。对不合格钢料做出显著的特定标记,严格单独存放。焊材和涂装材料也都按相应的规定入库、 复验、 存放。 根据孙口桥钢材来料时间集中,批量大、 规格多,分别来自两个国家的特点,实行两国钢材 厂区管理,分别存放在两个料场。对不同产地、 不同牌号、 不同材质的原材料采用色标管理,做 到了垛码规范、 整齐划一、 标识明显、 存发方便,从而杜绝了混料、 错料现象。孙口桥所用钢材、 焊材色标如表1:351第1期李仲襄: 孙口黄河特大桥钢梁制造的质量控制 © 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.表1 孙口桥钢材、 焊材色标材 料 种 类牌 号涂 色 标 识备 注日本产钢板SM 490C一道白色加一道黄色涂端头韩国产钢板SM 490C一道白色加一道兰色涂端头英国产型板SM 490C一道白色涂端头国产焊丝H08E红色涂标牌、 焊丝合国产焊丝H10 M n2黄色涂标牌、 焊丝合国产焊丝H08 M nA兰色涂标牌、 焊丝合材料发放做到专料专用,定额发料,实行 “三检查” 、 “三核对” 制度,即查领料凭证;查发出 物品的品名、 规格、 数量;查应附技术证件和有关单据是否齐全。核对发料凭证与帐卡;核对发 料凭证与实物;核对发料帐卡与实物。对余料车间进行钢号移植后集中向钢料库办理退料手 续。对主要杆件的用料进行炉罐号移植,确保钢材的可跟踪性。 对焊接材料车间有专门的管理组,在备料时根据焊丝不同的色标,卷入相应颜色的焊丝 合。 向班组发料时进行工作性质(施焊何种焊缝)、 领料数量、 领用时间的三落实工作,严防发错 用错焊接材料。313 严密的质量信息管理企业管理活动本质上就是信息管理的过程。 现代化工业生产时时刻刻产生着大量信息,完 善企业质量信息反馈系统,对于保证产品质量具有举足轻重的作用。 宝鸡桥梁厂在孙口桥钢梁 制造过程中加强了质量信息管理,及时反馈与处理质量信息,使钢梁产品质量大为改善。 (1)可靠的质量信息来源产品生产制造、 首件检查、 试拼装、 监理抽检、 成品检验、 用户安装架设以及售后质量服务 等环节,都有大量信息。如:首件检查和试拼装主要反映工艺、 工装和设计图纸上存在的问题, 而生产过程中的工序检查、 监理抽检、 成品检验、 用户安装架设以及售后服务等主要反映生产 工序工人操作中出现的问题。 这些质量信息的显著特点,一是真实可靠,能够如实地反映生产制造过程中的质量状况。 因为实物就在生产现场,眼看得见,手摸得着,是什么问题一目了然。如果需要,操作过程还可 以重新演示。 在工地发现的质量问题也可以根据杆件的编号,追溯到生产流程中的每一个操作 者。这样就给下一步制定纠正措施提供了可靠的依据。二是灵敏度高,首件检查和试拼装把最 初可能出现的质量问题基本都能反映出来,有效地避免了批量事故的发生。 由于有健全的产品 质量检查制度和质量管理制度把关,在生产过程中出现的质量信息一般都能随时传递,随时处 理。 (2)完善的质量信息系统质量信息系统尤如一张疏而不漏的网络。负责这项产品检验的检查站起着信息中心的作 用,技术服务组、 监理组、 车间、 车间技术组、 工序检查、 班组就是这个网络上的信息点,现场办 公组是决策层。 这些组织都担负着搜集信息、 传递信息、 处理信息的任务,信息传递路线是遵循451 铁 道 工 程 学 报1998年3月© 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.环节少、 流程短、 速度快的原则确定的,质量信息流程通畅,决策层获得信息渠道多,掌握情况 全面,分析判断问题准确,因此具有高效、 快速的反应能力,为整体工程赢得了时间。 由于质量信息系统完善,质量信息的收集、 传递、 处理形成闭环,因此一出现质量问题,就 能得到快速、 彻底地解决。例如:在钢梁制造过程中,箱型弦杆在调直工序出现了问题,实际杆 件尺寸与标准要求相差较大,杆件积压在调直工序,影响生产正常进行。这一信息很快从生产班组、 工序检查反馈到检查站、 车间和技术服务组,工厂现场办公组根据信息处理程序立即召 开有关部门会议,研究制定了纠正措施,使杆件质量达到了标准。 但是杆件调直需要的时间长, 进度慢,杆件仍在这道工序积压。经过进一步分析,造成这一现象的原因是设备能力不足。办 公组决定立即增设一套调直平台,终于使问题得到彻底解决。 由此可见,完善的质量信息系统, 是克服质量障碍的重要保证。(3)快速的质量信息传递指令信息采用正式的技术文件及书面通知的形式,通过车间传递到班组,再通过各种会 议,技术交底,使工作者在最短的时间内全面掌握指令信息的有关要求。动态信息采用正式检 测报告、 各种报表、 检测记录等形式,通过检查站、 车间传递到现场办公组和驻厂监理组。紧急 信息为两级传递,正常报告为三级传递。反馈信息采用书面通知和会议纪要等形式,由车间传递到班组,由检查站传递到工序检