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        反變形胎架自動焊設(shè)備改造

        2020-10-30 05:49:30黎暉
        科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新 2020年31期
        關(guān)鍵詞:臺班施焊弧焊

        黎暉

        (中鐵十五局集團(tuán)物資有限公司,河南 洛陽471041)

        鋼結(jié)構(gòu)是指結(jié)構(gòu)系統(tǒng)主要有鋼構(gòu)件組成的一種結(jié)構(gòu)形式,其特點(diǎn)為施工速度快,污染小,重量輕,強(qiáng)度高,抗震性強(qiáng)等。相比其他建筑結(jié)構(gòu),無論是結(jié)構(gòu)性能、使用功能、經(jīng)濟(jì)效益、社會效益都具有較大優(yōu)越性。

        1 工程概況

        開元樞紐互通式立體交叉鋼箱梁位于重慶市位于潼南縣榮昌區(qū)榮隆鎮(zhèn)半邊街,鋼結(jié)構(gòu)橋梁包括主線橋左右幅、A 匝道橋、B 匝道、C 匝道、D 匝道共六聯(lián)橋。主橋左幅采用28.65m+43m+23.35m三跨一聯(lián)的鋼箱梁;主橋右幅采用23.35m+43m+28.65m 三跨一聯(lián)的鋼箱梁;A、B、C、D 匝道鋼箱梁主梁采用25m+40m+25m 三跨一聯(lián)的鋼箱梁;鋼箱梁材質(zhì)為Q345qC,均在加工場內(nèi)分段預(yù)制,其中包含大量加勁肋與頂、底、腹板的連接。

        2 改造目的

        通過改造焊接設(shè)備,提高焊接效率和單元件質(zhì)量,降低成本。其具體如下:

        2.1 施工要求:焊接量大、工期緊;

        2.2 提高加勁肋與頂、底、腹板的焊接質(zhì)量對鋼箱梁整體質(zhì)量起著重要作用;

        2.3 防止在制作頂、底、腹板單元件過程中大量的焊接導(dǎo)致鋼板變形;

        2.4 完成質(zhì)量目標(biāo):提高焊縫一次合格率,提高工作效率,降低生產(chǎn)成本。

        3 現(xiàn)狀調(diào)查

        本工程鋼箱梁制作過程中含大量加勁肋與頂、底、腹板角焊縫,共計(jì)59660 米。

        3.1 二保焊人工焊接工時(shí)及特點(diǎn)。按一個(gè)焊工每小時(shí)焊接10米,8 小時(shí)為一個(gè)工時(shí)計(jì)算,一個(gè)工時(shí)可焊接80 米,共需要59660÷80=745.75 工時(shí)。人工焊接速度慢,需安排大量焊工,場地?cái)備伱娲?,占用大量車間場地,人工成本高,由于人的長期作業(yè)不穩(wěn)定因素較高,易出現(xiàn)氣孔咬邊等缺陷,且外觀成型較差。

        3.2 埋弧焊焊接臺班及特點(diǎn)。按每臺埋弧焊配備一名焊工,每小時(shí)焊接76 米,8 小時(shí)為一個(gè)臺班計(jì)算,一個(gè)臺班可焊接608 米,共需要59660÷608=98.12 臺班。焊接質(zhì)量及外觀良好,但因頂、底、腹板尺寸較大,門式埋弧焊不能滿足焊接空間要求,需要制作反變形胎架,且每焊完一道焊縫需調(diào)整角度等,準(zhǔn)備時(shí)間相對耗費(fèi)過多,設(shè)定為106 臺班,工期較長,設(shè)備成本較高。

        4 確定目標(biāo)

        為提高焊縫質(zhì)量及焊接效率,確保焊縫質(zhì)量一次成優(yōu),結(jié)合質(zhì)量、工期、成本等因素,綜合二保焊及埋弧焊的特點(diǎn),將反變形胎架與二保焊相結(jié)合,改造成反變形胎架自動焊設(shè)備,對頂、底、腹板單元件的角焊縫進(jìn)行焊接。

        5 目標(biāo)分析

        以本項(xiàng)目頂、底、腹板單元件制作周期為30 天計(jì)算,分析各類焊接方法。

        5.1 二保焊焊接配置。人員配置:745.75 工時(shí)÷30 天÷2 班=12.43 人,即13 人。設(shè)備配置:二氧化碳保護(hù)焊機(jī)13 臺。該配置為連續(xù)施工配置,即需在30 天內(nèi),兩班倒,需保證每天鋪展13 人同時(shí)焊接頂、底、腹板單元件的場地同時(shí)施焊,在實(shí)際生產(chǎn)中為保證工期在后期必須追加人員及設(shè)備,且該方案施工將占用大量加工場地,影響其他作業(yè)有序開展。

        5.2 埋弧焊配置。人員配置:98.12 臺班÷30 天÷2 班=1.64 人,即2 人。設(shè)備配置:埋弧焊機(jī)2 臺。該配置為連續(xù)施工配置,兩班倒,需配備2 臺埋弧焊機(jī),且單獨(dú)使用埋弧焊機(jī)易導(dǎo)致單元件變形,且每焊完一道焊縫需不斷調(diào)整焊接角度,耗費(fèi)時(shí)間。結(jié)合二保焊與埋弧焊特點(diǎn),綜合兩者優(yōu)點(diǎn),將二氧化碳保護(hù)焊機(jī)改造為自動焊,且同時(shí)多個(gè)焊槍同時(shí)施焊,既能將焊接速度提高,保證工期,又能保證達(dá)到埋弧焊的焊接質(zhì)量,同時(shí)降低成本,減少場地占用。

        6 設(shè)備改造的計(jì)劃

        根據(jù)鋼箱梁制作圖紙,將焊機(jī)設(shè)立為6 臺,即滿足6 焊槍同時(shí)施焊。行進(jìn)速度與埋弧焊基本一致,理論上施焊效率為埋弧焊的3倍,需59660÷304÷6=32.71 臺班,考慮到部分頂、底、腹板上只存在4 或5 條加勁肋,施焊過程中會有閑置焊機(jī)的情況,預(yù)計(jì)需36 臺班,每臺班配備2 名焊工可滿足施焊作業(yè)。

        7 設(shè)備改造

        7.1 設(shè)備的安裝。根據(jù)實(shí)際焊接組件尺寸及設(shè)備配置需求,制作特制龍門架,安裝氣缸、變頻器、焊劑回收機(jī)、漏電保護(hù)、空氣開關(guān)等,連接空壓機(jī),接通線路形成操控平臺,在龍門架上架設(shè)焊機(jī)并將焊槍固定于氣缸,并根據(jù)焊接組件,制作胎架。主要設(shè)備清單及安裝情況如表1,圖1。

        7.2 設(shè)備的運(yùn)行。通過操控平臺,啟動電源,通過氣缸調(diào)節(jié)焊槍位置,調(diào)節(jié)焊機(jī)的電流電壓和送絲速度,以氣動電磁閥、節(jié)流閥等控制焊劑的流量和速度,經(jīng)龍門架的行進(jìn)控制焊接速度,形成焊接。焊接過程中,需配備2 名焊工根據(jù)焊接情況實(shí)時(shí)對各種參數(shù)進(jìn)行調(diào)整以及監(jiān)控焊機(jī)狀況,并額外配備一臺焊機(jī),對出現(xiàn)缺陷情況進(jìn)行處理,以保證焊接質(zhì)量。

        7.3 焊接的試焊。初步焊接參數(shù)設(shè)定為電流200A,電壓25V,焊接速度0.8m/min,經(jīng)試焊接后,焊縫成型較差,主要缺陷表現(xiàn)為:輕度咬邊、燒傷母材、焊腳不足、不美觀。

        7.4 設(shè)備參數(shù)調(diào)試。經(jīng)幾番調(diào)試參數(shù)確定為電流180A,電壓23V,焊接速度0.5m/min 后,極大部分焊縫質(zhì)量達(dá)到要求,但會有個(gè)別輕微缺陷情況,經(jīng)配備的2 名焊工及時(shí)微調(diào)參數(shù)并人工補(bǔ)焊,可滿足質(zhì)量要求,且焊縫整體情況良好,無明顯咬邊,極少出現(xiàn)母材燒傷現(xiàn)象,焊腳高度達(dá)到要求,且焊縫成型美觀,見圖2。

        表1 多焊槍半自動焊改造主要設(shè)備清單

        圖1

        圖2

        8 設(shè)備改造后的效果檢查

        按最終確定的焊接速度0.5m/min 計(jì)算,理論焊接臺班為:59660m÷0.5m/min÷60min÷6 焊槍÷8h=41.43 臺班。理論焊接時(shí)間為:41.43 臺班÷2 班=20.72 天,即21 天。而事實(shí)上,制作期間不可能達(dá)到不間歇施焊,且中間還有更換焊件等時(shí)間損耗,實(shí)際上整個(gè)焊接過程達(dá)到了25 天,提前完成工期,但無論哪種方式,上述情況都存在,本文只計(jì)算理論臺班,又考慮到一些焊件只能同時(shí)施焊4 或5 道焊縫,綜上所述,改造設(shè)備所需臺班設(shè)定為44 個(gè)臺班,每個(gè)臺班配備2 名焊工。與二保焊人工焊相比較,改造設(shè)備增加了大量投入;但節(jié)省了大量人工,若要達(dá)到改造設(shè)備的焊接工期效果,需長期配備13 名焊工方能達(dá)到;焊縫一次合格率可達(dá)到99%以上,較人工焊優(yōu)異,且焊縫外觀成型美觀。和埋弧焊相比較,外觀質(zhì)量與埋弧自動焊基本一致,設(shè)備投入相較一臺埋弧焊機(jī)而言,要略多,但改造后設(shè)備工期效果要縮短了一倍多,且節(jié)省了部分人工。

        為更直觀了解,三者差異對比如圖3。

        圖3

        9 效益分析

        綜合二保焊機(jī)與埋弧焊機(jī)的優(yōu)點(diǎn),改造設(shè)備能夠大大提高了角焊縫的焊接效率,同時(shí)保證了加勁肋與主板的角焊縫焊接質(zhì)量與外觀,并且較大的降低了施工成本,且鋼箱梁結(jié)構(gòu)大同小異,頂、底、腹板單元件基本都是縱向加勁肋形式,改造設(shè)備適用于絕大多數(shù)鋼箱梁頂、底、腹板單元件焊接,具有重復(fù)利用性。

        9.1 技術(shù)效益。更深入的了解了各種焊接設(shè)備的優(yōu)缺點(diǎn),開闊了焊接設(shè)備的創(chuàng)新思路,對今后類似情形的焊接工作有較大借鑒價(jià)值。

        9.2 經(jīng)濟(jì)效益。本文只計(jì)算差異成本,忽略其他差異不大條件。

        9.2.1 二保焊手工焊。以同等焊接工期計(jì)算,需13 臺焊機(jī),且占用大量焊接場地。設(shè)備:7860 元/臺×13 臺=102180 元;人工費(fèi):745.75 工 時(shí)×300 元/ 工 時(shí)=223725 元;總 成 本:102180+223725=325905 元;9.2.2 埋弧焊自動焊。以同等焊接工期計(jì)算,需2 臺設(shè)備并制作同等胎架。設(shè)備:(125000+46000)×2=342000 元;人工費(fèi):106 工時(shí)×300 元/工時(shí)=31800 元;總成本:282000+31800=373800 元;9.2.3 多焊槍改造自動焊;每工時(shí)需配備2 名焊工。設(shè)備:179366 元(見設(shè)備清單);人工費(fèi):44工 時(shí)×2 ×300 元 / 工 時(shí) =26400 元; 總 成 本:179366+26400=205766 元。

        9.3 社會效益:通過設(shè)備改造,保證了工程角焊縫焊接質(zhì)量、縮短了工期,展現(xiàn)了改造能力,獲得業(yè)主的好評,樹立了公司形象。

        結(jié)束語

        通過實(shí)踐證明,拓展發(fā)散創(chuàng)新思維,采取行之有效的施工措施,能夠取得更加良好的施工效果。同時(shí)也暴露出技術(shù)的不完善會增加很多無用功,費(fèi)時(shí)費(fèi)力。只有不斷積累經(jīng)驗(yàn),培養(yǎng)多方面人才,科學(xué)規(guī)劃,勇于創(chuàng)新,才能創(chuàng)造出更高的經(jīng)濟(jì)、社會效益,企業(yè)才能屹立在世界,展望未來。

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