论文钢结构焊接生产工艺.doc

钢结构焊接生产工艺1钢结构加工工艺的基本知识钢结构焊接制造（即焊接结构生产）是从焊接生产的准备工作开始的，它 包括结构的工艺性审查、工艺方案和工艺规程设计、工艺评定、编制工艺文件（含定额编制）和质量保证文件、定购原材料和辅助材料、外购和自行设计制 造装配一焊接设备和装备；然后从材料入库真正开始了焊接结构制造工艺过 程，包括材料复验入库、备料加工、装配一焊接、焊后热处理、质量检验、成 殆验收；其中还穿插返修、涂饰和喷漆；最后合格产殆入库的全过程典型的 焊接制造工艺顺序，如图1所示钢结构焊接生产的准备工作是钢结构制造工艺过程的开始它包括了解生 产任务，审查（重点是工艺性审查）与熟悉结构图样，了解产站技术要求，在 进行工艺分析的基础上，制定全部产品的工艺流程，进行工艺评定，编制工艺 规程及全部工艺文件、质量保证文件，订购金属材料和辅助材料，编制用工计 划（以便着手进行人员调整与培训）、能源需用计划（包括电力、水、压缩空 气等），根据需要定购或自行设计制造装配一焊接设备和装备，根据工艺流程 的要求，对生产面积进行调整和建设等生产的准备工作很重要，做得越细 致，越完善，未来组织生产越顺利，生产效率越高，质量越好。

材料库的主要任务是材料的保管和发放，它对材料进行分类、储存和保管 并按规定发放材料库主要有两种，一是金属材料库，主要存放保管钢材；二 是焊接材料库，主要存放焊丝、焊剂和焊条焊接生产的备料加工工艺是在合格的原材料上进行的首先进行材料预处 理，包括矫正、除锈（如喷丸）、表面防护处理（如喷涂导电漆等）、预落料 等除材料预处理外，备料包括放样、划线（将图样给出的零件尺寸、形状划 在原材料上）、号料（用样板来划线）、下料（冲剪与切割）、边缘加工、矫 正（包括二次矫正）、成形加工（包括冷热弯曲、冲压）、端面加工以及号 孔、钻（冲）孔等为装配一焊接提供合格零件的过程备料工序通常以工序流 水形式在备料车间或工段、工部组织生产装配一焊接工艺充分体现焊接生产的特点，它是两个既不相同又密不可分 的工序它包括边缘清理、装配（包括裕装配）、焊接绝大多数钢结构要经 过多次装配一焊接才能制成，有的在工厂只完成部分装配一焊接和预装配，到 使用现场再进行最后的装配一焊接装配一焊接顺序可分为整装一整焊、部件 装配焊接一总装配焊接、交替装焊三种类型，主要按产詁结构的复杂程度、变 形大小和生产批量选定装配一焊接过程中吋常还需穿插其他的加工，例如机 械加工、预热及焊后热处理、零部件的矫形等，贯穿整个生产过程的检验工序 也穿插其间。

装配一焊接工艺复杂和种类多，采用何种装配一焊接工艺要由产 站结构、生产规模、装配一焊接技术的发展决定焊后热处理是焊接工艺的重要组成部分，与焊件材料的种类、型号、板 厚、所选用的焊接工艺及对接头性能的要求密切相关，是保证焊件使用特性和 寿命的关键工序焊后热处理不仅可以消除或降低结构的焊接残余应力，稳定 结构的尺寸，而口能改善接头的金相组织，提高接头的各项性能，如抗冷裂 性、抗应力腐蚀性、抗脆断性、热强性等根据焊件材料的类别，可以选用下 列不同种类的焊后热处理；消除应力处理、回火、正火+回火（又称空气调质 处理）、调质处理（淬火+回火）、固溶处理（只用于奥氏体不锈钢）、稳定 化处理（只用于稳定型奥氏体不锈钢）、时效处理（用于沉淀硬化钢）检验工序贯穿整个生产过程，检验工序从原材料的检验，如入库的复验开 始，随后在生产加工每道工序都要采用不同的工艺进行不同内容的检验，最 后，制成甜还要进行最终质量检验最终质量检验可分为：焊接结构的外形尺 寸检查；焊缝的外观检查；焊接接头的无损检查；焊接接头的密封性检查；结 构整体的耐圧检查检验是对生产实行有效监督，从而保证产詁质量的重要手 段在全GB/T 19000-TS0 9000质量管理和质量保证标准工作中，检验是质 量控制的基本手段，是编写质量手册的重要内容。

质量检验中发现的不合格工 序和半成詁、成詁，按质量手册的控制条款，一般可以进行返修但应通过改 进生产工艺、修改设计、改进原供应等措施将返修率减至最小钢结构的后处理是指在所有制造工序和检验程序结束后，对焊接结构整个 内外表面或部分表面或仅限焊接接头及邻近区进行修正和清理，清除焊接表面 残的飞测，消除击弧点及其他工艺检测引起的缺陷修正的方法通常采用小型 风动工具和砂轮打磨，氧化皮、油污、锈斑和其他附着物的表面清理可采用砂 轮、钢丝刷和抛光机等进行，人型焊件的表面清理最好采用喷丸处理，以提高 结构的疲劳强度不锈钢焊件的表面处理通常采用酸洗法，酸洗后再作钝化处 理产詁的涂饰（喷漆、作标志以及包装）是焊接生产的最后环节，产詁涂装 质量不仅决定了产詁的表面质量，而且也反映了生产单位的企业形象图1中序号1〜11表示出焊接结构制造流程，其中序号1〜5为备料工艺过 程的工序，还包括穿插其间的12〜14工序，应当指出，由于热切割技术，特别 是数字切割技术的发展，下料工序的自动化程度和精细程度大大提高，手工的 划线、号料和手工切割等工艺正逐渐被淘汰序号6、7以及15〜17为装配一 焊接工艺过程的工序需要在结构使用现场进行装配一焊接的，还需执行18〜 21工序。

序号22需在各工艺工序后进行，序号23、24表明焊接车间和铸、 锻、冲压与机械加工车间之间的关系，在许多以焊接为主导工艺的企业中， 铸、锻、冲压与机械加工车间为焊接车间提供毛坯，并口机加工和焊接车间又 常常互相提供零件、半成晶2钢结构焊接工艺审査2.1产品结构工艺性审査的一般要求和任务生产准备工作最重要的任务之一，是审查与熟悉结构图样，了解产詁技术 要求这些由生产纲领一道提供的图样，既有企业新设计和改进设计的产詁， 它们在设计过程中进行工艺审查；也有随订单來的外來图样，企业首次生产 前，对这些外来图样也要进行工艺审查对产詁结构进行工艺性审查的n的是使设计的产詁在满足技术要求、使用 功能的前提下，符合一定的工艺性指标对钢结构焊接來说，主要有制造产詁 的劳动量、材料用量、材料利用系数、产詁工艺成本、产詁的维修劳动量、结 构标准化系数等，以便在现有的生产条件下，能用比较经济、合理的方法将其 制造出來，而且便于使用和维修2.2工艺性审查的内容在进行焊接结构工艺性审查前，除了要熟悉该结构的工艺特点和技术条件 以外，还必须了解被审查产詁的用途、工作条件、受力情况及产量等有关方面 的问题在进行焊接结构的工艺审查时，主要审查以下几个方面。

1) 是否有利于减少焊接应力与变形从减少和影响焊接应力与变形的因素來说，应注意以下几个方面1) 尽量减少焊缝数量尽可能地减少结构上的焊缝数量和焊缝的填充金属 量，这是设计焊接结构时一条最重要的原则图2所示的框架转角，就有两个设计方案，图2 (a)设计是用许多小肋 板，构成放射形状來加固转角；图2 (b)设计是用少数肋板构成屋顶的形状來 加固转角，这种方案不仅提高了框架转角处的刚度与强度，而口焊缝数量又 少，减少了焊后的变形和复杂的应力状态2) 选用对称的构件截面 尽对能地选用对称的构件截面和焊缝位置这种 焊缝位置对称于截面重心，焊后能使弯曲变形控制在较小的范围3) 尽量减小焊缝尺寸 在不影响结构的强度与刚度的前提下，尽对能地减 小焊缝截面尺寸或把连续角焊缝设计成断续角焊缝，减小了焊缝截面尺寸和长 度，能减少塑性变形区的范围，使焊接应力与变形减少4) 尽量减少焊缝数量对复杂的结构应采用分部件装配法，尽量减少总装 焊缝数量并使之分布合理，这样能大大减少结构的变形为此，在设计结构时 就要合理的划分部件，使部件的装配焊接易于进行和焊后经矫正能达到要求， 这样就便于总装由于总装时焊缝少，结构刚性大，焊后的变形就很小。

图3 所示为800t床床底座的焊接结构示意，左侧方案比右侧方案的总装焊缝少，而 且施焊方便，容易控制变形因此，按左侧方案设计划分部件是合理的5) 避免焊缝相交 尽量避免各条焊缝相交，因为在交点处会产生三轴应 力，使材料塑性降低，并造成严重的应力集中2) 是否有利于减少生产劳动量在焊接结构生产中，如果不努力节约人力和物力，不提高生产率和降低成 本，就会失去竞争能力除了在工艺上采取一定的措施外，还必须从设计上使 结构有良好的工艺性减少生产劳动量的办法很多，归纳起來主要有以下几个 方面1) 合理的确定焊缝尺寸 确定工作焊缝的尺寸，通常用强度原则来计算求 得但只靠强度计算有时还是不够的，还必须考虑结构的特点及焊缝布局等问 题如焊脚小而长度人的角焊缝，在强度相同情况下具有比大焊脚短焊缝省料 省工的优点，图4中焊脚为K长度为2L和焊脚为2K长度为L的角焊缝强度相 等，但焊条消耗量前者仅为后者的一半在板料对接时，应采用对接焊缝，避 免采用斜焊缝o 合理的确定焊缝尺寸具有多方面的意义，不仅可以减少焊接应力与变形、 减少焊接工时，而且在节约焊接材料、降低产詁成本上也有重大意义因此, 焊缝金属占结构总重量的百分比，也是衡量结构工艺性的标志之一。

2) 尽量取消多余的加工 对单面坡口背面不进行清根焊接的对接焊缝，若 通过修整焊缝表面来提高接头的疲劳强度是多余的，因为焊缝反面依然存在应 力集中对结构中的联系焊缝，若要求开坡口或焊透也是多余的加工，因为焊 缝受力不人钢板拼接后能达到与母材等强度，有些设计者偏偏在接头处焊上 盖板，以提高强度，如图5中工字梁的上下翼板拼接处焊上加强盖板，就是多 余的，由于焊缝集H 213) 尽量减少辅助工时焊接结构生产中辅助工时一般占有较大的比例，减 少辅助工时对提高生产率有重要意义结构中焊缝所在位置应使焊接设备调整 次数最少，焊件翻转的次数最少4) 尽量利用型钢和标准件型钢具有各种形状，经过相互结合可以构成刚 性更大的各种焊接结构，对同一结构如果用型钢來制造，则其焊接工作量会比 用钢板制造要少得多图6所示为一根变截面工字梁结构，图6 (a)是用三块 钢板组成，如果用工字钢组成，可将工字钢用气割分开(见图6 (c)〕，再组 装接起來(见图6 (b)〕,就能大大减少焊接工作量5) 尽量利用复合结构和继承性强的结构复合结构具有发挥各种工艺长处 的特点，它可以采用铸造、锻造和压制工艺，将复杂的接头简化，把角焊缝改 成对接焊缝。

图7所示为采用复合结构把T形接头转化为对接接头的应用实 例，不仅降低了应力集中，而且改善了工艺性在设计新结构时，把原有结构 成熟部分保留下來，称继承性结构继承性强的结构一般來说工艺性是比较成 熟的，有时还可利用原有的工艺设备，所以合理利用继承性结构对结构的生产 是有利的o (― 6) 有利于采用先进的焊接方法 埋弧焊的熔深比手工电弧焊大，有时不需 要开坡口，从而节省工时；采用二氧化碳氧化保护焊，不仅成本低、变形小而 口不需清渣在设计结构时应使接头易于使用上述较先进的焊接方法图8 (a) 箱形结构可用焊条手弧焊焊接，若作成图8 (b)形式，就可使用埋弧焊和二氧 化碳气体保护自动焊 2d(3) 是否有利于施工方便和改善工人的劳动条件1) 尽量使结构具有良好的可焊到性 可焊到性是指结构上每一条焊缝都能 得到很方便的施焊，在市查工艺性吋要注意结构的可焊到性，避免因不好施焊 而造成焊接质量不好如厚板对接时，一般应开成X形或双U形坡口，若在构 件不能翻转的情况下，就会造成大量的仰焊焊缝，这不但劳动条件差，质量还 很难保证，这时就必须采用V形或U形坡口來改善其工艺性2) 尽量有利于焊接机械化和自动化 当产品批量大、数量多的吋候，必须 考虑制造过程的机械化和自动化。

原则上应减少零件的数量，减少短焊缝，增 加长焊缝，尽量使焊缝排列规则和采用同一种接头形式如采用焊条手弧焊时 图9 (a) 'P的焊缝位置较合理，当采用自动焊吋，则以图9 (b)为好3）尽量有利于检验方便严格检验焊接接头。