铝电解槽焊接技术的攻关
<p>对以往工程施工中的焊接质量通病进行分析。通过PDCA循环。摇篮架“米”字焊缝处为重要受力焊缝。质量通病,铝电解槽焊接技术攻关。</p><p>关键词:质量通病,PDCA循环,“米”字焊缝,技术攻关</p><p>一、工程简介</p><p>四川广元广兴续建工程是由贵阳铝镁设计研究院设计,其200KA预焙阳极铝电解槽属国内中型号的预焙电解槽,是在综合贵阳院186KA槽及国内新开发的大型预焙槽成功经验的基础上设计的。钢槽壳采用小船型结构。200KA预焙阳极铝电解槽由摇篮式钢槽壳、行架立柱、阳极提升机构、密封罩、小盒夹具等部件组成,其中摇篮式钢槽壳是本课题研究的主要对象。</p><p>钢结构焊接材料选用依据施工图,检验执行国标GB2023-85,</p><p>钢结构焊接接头依据施工图规定和国标GB985-80、GB986-80</p><p>焊缝检验执行国标GB2023-82、Q/ZB74-78。</p><p>二、选题理由</p><p>1、 铝电解槽为全焊钢结构件,焊接应力大,其制作大部分采用CO2气体保护焊,由于我们对CO2气体保护焊的使用方法不熟练,操作不当,工人的技术水平低,焊缝外观成型差,气孔、咬边、裂纹、焊瘤等缺陷普遍存在,为实现广兴续建工程电解槽制安创优质工程目标,必须确保焊接质量。</p><p>2、 根据广兴续建工程实际情况,48台槽只有4个月的制安时间,为保质量工期,必须对关键工序、薄弱环节进行重点攻关,加强管理,完善现场施工质量保证体系。</p><p>三、目标</p><p>1、修正工艺,攻克技术难关,把焊接规范严格控制在工艺范围内,确保焊接质量,创优质工程。</p><p>2、制安质量达优质,保证实现双百率,即:合格率100%,优质率100%。</p><p>四、现状分析</p><p>1、在施工准备阶段,对以往工程施工中的焊接质量通病进行分析,主要是焊接电流过大,造成焊接区过热,结晶粗大,产生脆化,造成质量隐患,且焊缝外观成型差,咬边、气孔、加渣、裂纹、焊瘤等现象普遍存在,对以上问题,制定了施工工序质量保证系统图(和提高焊接质量系统图。深入工程施工,跟踪检查,组对合格率100%,焊缝外观检查合格率100%。</p><p>2、针对质量通病,又进行了因果图分析,通过对因果图的分析,讨论认为影响焊缝外观质量的主要因素是:</p><p>A:焊接电流过大</p><p>B:操作者技术水平低,责任心不强</p><p>C:工艺参数不当</p><p>D:气体保护效果不好</p><p>通过分析,针对主要影响因素,制定对策表(表1),如下:</p><p>序号问 题对 策</p><p>1焊接电流大根据工人技术水平,通过试验,优选最佳电流</p><p>2操作者技技术水平低责任心不强开展技能培训和技术交流,加强思想政治工作,提高工人质量意识</p><p>3工艺参数不当通过焊接试验和工艺评定,优选最佳工艺参数</p><p>4气体保护效果不好采取防风措施,焊前清理干净,气流15-20升</p><p>表 1</p><p>3、对策实施</p><p>(1)将CO2气保焊平角焊的焊接电流分别取150~180A,200~240A,260~280A,300~350A,350~400A五个范围,由8人依次操作,对焊缝外观进行检查比较,200~240A电流效果最佳。</p><p>(2)根据工艺试验并参照有关规范标准编制《焊接作业指导书》。</p><p>4、实施效果</p><p>对电解槽端侧板焊缝外观进行检查(均为平角焊缝),共检查150点,一次合格率82%,对焊缝缺陷进行调查统计,见表2,</p><p>序号名 称数 量百 分 比 %累计百分比 %</p><p>1焊瘤2023.740.7</p><p>2咬边829.670.3</p><p>3气孔518.588.8</p><p>4裂纹13.792.5</p><p>5焊肉不够27.2023</p><p>N</p><p>20230</p><p>表2</p><p>通过PDCA循环,焊接质量有了明显的提高,一次检查合格率达到了82%,在焊接中还存在焊瘤、咬边等缺陷,未达到预定目标。</p><p>五、第二次循环</p><p>通过对第一次循环中遗留下的问题进行调查研究,分析原因,根据缺陷调查表画出返工缺陷排列图,用方法展开系统图分析主要因素和次要因素,并制定对策,见(表3)</p><p>1、实施:</p><p>(1)召开焊接操作讨论会,分析对策,开展思想教育,加强工人思想觉悟,进行认真全面的技术交底,分析质量隐患造成的质量事故和严重后果,树立大家的质量金牌意识。</p><p>(2)加强技术操作交流,进行操作培训。</p><p>项 目产 生 原 因要因对 策</p><p>焊 瘤焊枪倾角不对 电流大 焊速慢 切割熔渣未清理干净 组对间隙大□ ○ ○ □ □1、专人讲课纠正不正确焊接角度,各种位置焊接角度和运弧手法 。毕业论文,质量通病。 2、严格控制切割余量和收缩余量,编制制作工艺指导书,提高组对质量。 3、焊前仔细清理坡口及边缘,设防风棚。 4、加强质量监督,提高工人质量意识,严格按工艺施工,禁止大电流焊接。</p><p>咬 边电压大 焊丝摆动不到位 组对间隙大 施焊位置不到○ □ □ ○</p><p>气 孔焊前清理不彻底 环境风大 焊枪倾角不对 送气管泄露□ □ ○ ○</p><p>裂 纹组对间隙大 强行组对 弧坑未填满□ □ ○</p><p>注:□ 主要因素○次要因素</p><p>表3</p><p>(3)编制《电解槽制作作业指导书》,严格控制组对间隙。</p><p>(4)加强质量跟踪检查,专人负责。</p><p>(5)重要焊缝由专人焊接,并打焊工钢印。</p><p>(6)在焊接现场悬挂焊缝外观检查对照图。</p><p>(7)奖优罚劣,完善现场施工质量保证体系。</p><p>2、效果:</p><p>(1)通过以上对策的具体实施和加强管理,对返工焊缝进行全检,均达到设计要求和施工规范标准;另对样槽制作组对进行检查。见表4。</p><p>表4 组对 检 查 调 查 表</p><p>序 号名 称检 查 点合格点合格率%</p><p>1坡 口2023100</p><p>2钝 边2023100</p><p>3间 隙2023100</p><p>4错 边2023100</p><p>N合 计202320230</p><p>通过表4看到组对一次合格率100%,达到优质。</p><p>(2)通过对制作的20台电解槽零部件的焊接质量进行全面跟踪检查,共检测数据2023个,超差数据89,一次检查合格率达92.82%。</p><p>(3)通过两次PDCA循环,达到预定目标,整体制作能力达到一个新水平,工人素质有了明显的提高,并试做成功电解槽组对一次成型工艺和一套槽壳组焊工艺,为广兴续建工程创优质提供保证。</p><p>六、第三次循环</p><p>1、通过两次PDCA循环,焊接质量有了明显提高,但为保证工程制安施工优良,总结了前段时间的工作,对第二次循环中不合格点缺陷类型进行统计,如下表5。</p><p>序号名 称数 量百 分 比 %累计百分比 %</p><p>1咬边2023.2023.07</p><p>2焊瘤2023.2023.53</p><p>3焊缝尺寸不够2023.2023.63</p><p>4表面裂纹33.20230</p><p>N</p><p>20230</p><p>表5</p><p>2、通过对上表进行分析讨论,造成以上缺陷的主</p><p>要原因是职工的质量意识不高,一味追求速度,个别人采用大电流快速焊,而技术又不熟练,造成咬边、焊瘤、焊缝尺寸小,裂纹主要是收弧时弧坑未填满,冷却时产生弧坑裂纹。</p><p>3、针对以上原因,制定对策如下:</p><p>(1)开展思想教育提高工人思想意识;</p><p>(2)严格控制大电流焊接,一经查出,采取严厉的经济处罚;</p><p>(3)自制角焊缝尺寸检验样板,焊工每人一把,每日的工作量完成后,先进行自检,然后通知质检员,验收合格后方可下班。</p><p>4、效果</p><p>(1)通过对策实施和加强质量控制,质量意识深入人心,经公司质检和检验评定,合格率达到了100%;</p><p>(2)工人的积极性调动起来,工作效率明显提高,由原来的6人焊(两个端侧板/工作日)减少到5人。</p><p>七、关键部位和技术攻关</p><p>1、摇篮架重要焊缝攻关</p><p>根据以往施工经验和回访调查,摇篮架“米”字焊缝处为重要受力焊缝,摇篮架开裂主要发生在这个部位.通过对摇篮架焊缝开裂进行了因果图分析。</p><p>2、对策实施</p><p>该工程电解槽钢槽壳采用小船型结构,在摇篮架角部增加了两块三角丁字板,结构刚性比老式直槽好,通过对因果图分析,工艺和管理是引起开裂的主要因素,为保证摇篮架的焊接质量,避免质量事故的发生,采取了以下措施:</p><p>(1)重新编制摇篮架焊接工艺;</p><p>(2)摇篮架重要焊缝处由专人焊接,并打焊工钢印;</p><p>(3)加大检查力度,自检与专检相结合;</p><p>(4)施工前进行全面细致的技术交底;</p><p>3、技术攻关</p><p>摇篮架的焊接,在以往施工中全部采用CO2气体保护焊,熔深浅,且易产生“虚焊”,大电流焊接造成的“致命”缺陷比较多,为此我们拟对摇篮架“米”字焊缝处采用手弧焊,焊接层间用气铲和磨光机清理干净,专人焊接。</p><p>(1)焊接工艺试验</p><p>用同一台焊机采用不同的电流值让试板在自由状态下,由多人分别施焊,试验结果如表6,</p><p>序号电流(A)电压(V)外观检查切片观察压弯试验备注</p><p>1A20230变形小,焊缝成型美观完全熔合,无夹渣、气孔、裂纹600压弯无撕裂每块试板取3样本切片观察,3点横向压弯</p><p>B20237变形较大,焊缝成型一般完全熔合,有气孔、裂纹倾向600压弯轻微撕裂</p><p>C20232变形大,焊缝表面不光滑,咬边熔合,局部气孔,熔合区微裂纹600压弯严重撕裂</p><p>2A20230变形小,焊缝成型优良完全熔合,无夹渣、气孔、裂纹600压弯无撕裂每块试板取3样本切片观察,3点横向压弯</p><p>B20237变形较大,焊缝成型一般,焊瘤完全熔合,有气孔、裂纹倾向600压弯轻微撕裂</p><p>C20232变形大,焊缝表面不光滑,咬边表面纵向裂纹熔合,局部气孔,熔合区微裂纹600压弯严重撕裂</p><p>表6</p><p>根据实验结果,并 参考电流经验公式I=Kd(《焊接工艺人员手册》P39,)及焊接电流对气孔的影响和焊接电流对焊缝金属化学成分的影响(《焊接数据资料手册》机械工业出版社),并经多人实际操作,优选最佳工艺参数,制定焊接工艺。</p><p>(2)焊接坡口设计</p><p>摇篮架“米”字焊缝结构如图—5所示,其中焊缝1、2、3、4、5为主受力焊缝,裂纹扩展如上图,件A和焊缝1接触的地方预留减应力孔,既可减小应力集中,又可防止裂纹由焊缝4或5扩展至焊缝1,绝对不允许焊上该孔。工字钢插口用氧—乙炔切割,特别注意不能伤及工字钢腹板。毕业论文,质量通病。毕业论文,质量通病。</p><p>由图—6(带坡口的角焊缝强度与坡口深度的关系图)(熔接工学,佐藤邦彦等着,理工学社,2023)可见,当P(坡口深度)K(焊脚)且P14mm时,角焊缝的强度明显提高,因此焊缝1采用单边450“V”坡口,背面气刨清根并开出坡口,既能保证焊透,又可提高焊缝强度,使摇篮架当三角筋板因开裂而失去加固作用时仍具有一定的刚性。毕业论文,质量通病。毕业论文,质量通病。</p><p>4、实施</p><p>按以上设计经反复试验,优选最佳工艺,制定摇篮架“米”字焊缝。毕业论文,质量通病。</p><p>八、总效果</p><p>广兴续建工程48台电解槽槽壳全部组焊完毕,质量优良率100%,焊接质量获得业主和监理单位的好评;同时该工程获得2023年度全国优秀焊接工程</p>
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