偏心H型鋼制作的質量控制及效率提高

郭誠 王勝 詹恒奎 郝政鵬 張羽 韓曉飛

摘要：介紹XY3629N型爐柱偏心H鋼的組裝、焊接、質量精度控制及其實現過程。通過相關工藝的闡述，為類似的鋼結構的制作提供借鑒。

關鍵詞：鋼結構;施工技術;組裝;焊接;質量控制

1工程概況

XY3629N型爐柱項目地點位于山西，由4套爐柱系統組成，鋼結構總量約為500t。

2鋼結構簡介

整個項目中有80%的構件全部由偏心H型鋼制作而成，共有3150件偏心H型鋼。此工程偏心H型鋼的截面小，偏心30mm，主要截面為：H300*160，H300*180，H300*200等。構件數量多，不對稱施焊使構件變形大。

爐柱系統主要采用螺栓、螺桿連接，因其連接關系特點，故對鋼構件制作精度要求較高，需保證構件制作精度，控制制作變形，控制定位尺寸，以保證安裝時的有效連接。

生產工期僅為35天。

3工程難點

3.1材質：本項目鋼結構材質均為Q235B，為碳素鋼，本身材質表現較軟，焊接過程中易變形。

3.2焊接設備：常有自動焊接設備，只能完成標準截面H型鋼的焊接，對偏心H型鋼無能為力。

3.3生產效率：因自動焊接設備無法使用，需人工焊接。人工焊接，生產效率低，焊接變形控制差，不能滿足工期及質量要求。

3.4因其結構及使用特點，焊接變形是影響安裝及使用的關鍵因素，焊接變形的控制是難點。

4設定目標

因上所述，研制出提高偏心H型制作效率的方法是關鍵。本公司QC小組重點攻關本項目的鋼結構制作及質量控制。

4.1設定目標

目標1：經現場試驗檢測，人工焊接整體合格率僅為60%，合格率較低，因此工程的制作精度要求高，整體合格率應達到98%。

目標2：35天完成偏心H型鋼的制作。

4.2可行性分析

此次制作的偏心H型鋼截面較小，變形不易控制，加之國內外同行業內沒有相匹配的機械設備，所以采用人工手動制作，構件質量很難達到合格標準。

如果采用相匹配的機械設備可大幅提高偏心H型鋼的制作效率且質量也能得到保證。

5問題分析

確定主要問題后，針對“生產效率低”和“焊接變形難控制”這兩大質量問題，小組成員對造成的原因，形象深入探討、分析，從“人”“機”“料”“法”“環”“測”等幾個方面，分析原因。

通過逐一分析確認，確定主要因素為“人工焊接速度慢且焊接操作不穩”及“設備不支持自動焊接”

“人工焊接速度慢且焊接操作不穩”：人工焊接速度與機械設備相比，焊接速度較慢。焊接時，應人體因素，在焊接過程中很難做到始終穩定。

“設備不支持自動焊接”：焊接局限，埋弧焊機只能焊一側，另一側采用人工焊接，導致偏心H型鋼變形大。組立機無法完成組立，采用人工組對。矯直機無法完成矯正，矯正采用人工矯正。

6制定專項對策

通過問題分析，如何采用設備進行組立焊接才是關鍵。通過對設備的改造，可避免了人工操作時焊接速度慢，人工焊接操作不穩的要因。

7對策實施

7.1組立機完成組立

胎具研究理論數據A=B+C，由于H型鋼為偏心結構，選擇中心線為基準設置長邊為A，短邊為B，所差為A-B=C，打制時在蓋板下墊制一塊胎具，設置擋塊邊距為C，當夾緊時組立機設備中心線為A=B+C，剛好與正常H型鋼打制數據符合。

通過A=B+C底胎制作，進行實際操作實驗，首先將底胎放置在組立機上，在底胎上放置偏心蓋板，利用底胎上所設置的檔頂緊蓋板邊緣，經過設備頂緊后，腹板中心線剛好與蓋板預留線重合，進行自動組立電焊。通過對組立后的偏心H型鋼進行尺寸測量，合格率達到100%，較比人工組對質量得到了很大的提高。

7.2埋弧焊機焊接局限改造偏心H型鋼打制完成后進行龍門焊導輪改制，縮短導輪間距適合行走，就能正常的進行龍門埋弧焊焊接。通過對焊接完成的偏心H型鋼的焊縫進行探傷，埋弧焊機焊接則可使焊縫合格率達到100%。

7.3矯直機完成矯正通過更換矯正機的滾輪，使其符合偏心H型鋼的尺寸標準。矯直機校正相對比人工校正，節省了大量時間。矯直機校正后，對偏心H型鋼進行測量，符合偏心H型鋼的尺寸參數要求。

8實施效果及經濟效益

8.1效果檢查：工程效果：本工程共3125根偏心H型鋼，其主焊縫質量及H型鋼結構面尺寸從整體合格率60%提高到98.2%以上，超過目標值98%。

8.2效率提高：項目歷時30天完成，比目標設定提前5天，明顯提高生產效率。

8.3經濟效益：通過采用胎具組立、設備焊接。人工費一項，即節省42.75萬元，同時質量也得到保證。

9鞏固

已將此次偏心H型鋼的制作方法，機械設備參數調制的全過程匯編工法及專用技術，并獲得企業及評定。

10結束語

通過詳細的施工準備和施工過程控制，本工程的構件制作精度及焊接質量都達到了很高的水平，安裝過程順利，獲得了安裝單位及業主方的高度評價。同時本項目的技術措施與成果獲得了由中國冶金建設協會頒發的QC成果一等獎。

參考文獻：

[1]GB50205-2001鋼結構工程施工質量驗收規范

[2]GB50026-2007工程測量規范

[3]JGJ82-2002建筑鋼結構焊接技術規程

[4]GB50661-2011鋼結構焊接規范[5]GB-T50430-2007《工程建設施工企業質量管理規范》[6]GB/T33814-2017《焊接H型鋼》