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地铁钢支撑加工工艺工效改进内参

钢支撑 325 2020-05-13 22:49:43

本文以厦门地铁1号线钢支撑加工工程为实例,系统介绍地铁钢支撑加工工艺流程,分析影响钢支撑工工效及质量的因素,总结出提高钢支撑加工工效及质量的改进措施,为类似工程施工提供参考。

1、工程概况

地铁钢支撑主要应用于地铁车站深基坑开挖后的围护结构 ,根据设计要求,钢支撑应承受的轴向力为 2800KN。钢支撑采用壁厚t=16mm钢板卷制而成 ,钢管为对接焊管 ,管径为630ram。本次钢支撑加工任务总共30000吨,施工工期一年。综合考虑公司现有的条件,采用传统的制作工艺无法完成任务。通过优化工艺流程、改造加工设备、改进焊接工艺的方式,钢支撑加工最终满足施工进度要求。

2、钢支撑制作工艺流程(见图1) 

钢支撑制作工艺流程

3、影响钢支撑工效及质量的因素分析(见图 2)

影响钢支撑工效及质量的因素分析

4、钢支撑制作工艺改进措施

4.1、钢支撑管节节段钢板下料改进措施

4.1.1、下料划线方案

由于钢支撑加工数量大,要求放样误差符合规范要求。按照所需的下料尺寸制作特定的下料模型,模型外框尺寸即是下料尺寸。根据下料模板进行下料划线放样,消除测量划线产生的误差。

4.1.2、模型下料特点

利用专用模型下料划线消除测量产生的误差,操作简单,人工投入较少,重复利用率高 ,工效显著提高。

4.1.3、使用注意事项

下料模型使用过程中必须不定期的进行尺寸复测,防止由于模型变形产生尺寸偏差,影响下料规格 。 

4.2、钢支撑管节节段钢板压头改进措施

4.2.1、压头方案

钢板压头采用400T液压压力机配合自制圆弧压头模具工艺。根据管节直径计算出钢板卷圆时出现单边150mm无法卷制成圆弧。利用液压压力机及自制模具将钢板压出圆弧段,操作简单,工作效率显著提高较高。

钢支撑焊缝焊接工艺参数表

4.2.2、圆弧压头模具制作

圆弧压头模具采用厚板加工,分上下两片。压头钢板在压力机作用下两端受力情况近似简支梁形式 ,钢板受力不均,造成压头钢板出现两端弧度不一致,从而钢板卷圆时出现两端紧密而中间有较大缝隙。因而制作压头模具时采取在下模中部垫高2-3mm,防止卷圆出现间隙。

4.2.3、辅助措施及注意事项

压力机压头模具同水平高度位置制作一个滚轮平台 ,方便钢板推进及退出。压头模板背部焊接挡板,保证管节钢板定位尺寸。不定期的对压头模具、背部挡板进行复测,防止由于钢板撞击而使背部挡板移位造成压头尺寸偏差。

4.3、钢支撑管节钢板卷圆改进施

4.3.1、卷圆施工方案

管节钢板卷圆采用W11-20×2500三棍机械卷板机。在一个施工平台同时设置两台卷圆机并配备一台专用的简易门机。

4.3.2、改进方案优点

两台卷圆机在同一平台配合专用简易门机施工,可以利用交叉作业间隔完成工作,提高设备的使用率,提高工作效率,保证进度要求。


4.4、钢支撑管节钢管 向焊缝焊接改进措施

4.4.1、纵向焊缝焊接方案

纵向缝内外均采用自动埋弧焊机焊接完成,内外侧焊接均设置固定平台架设自动埋弧焊机。内侧焊缝焊接时,管节底部焊缝位置铺设焊剂,防止自动埋弧焊焊接过程出现电流太大穿透钢板。内侧纵向缝焊接完成后转至外侧纵向缝焊接平台焊接。

4.4.2、焊接方案优点

纵向缝焊接内外侧均采用自动埋弧焊焊接,保证钢板完全焊透,焊缝成型均匀,外观漂亮。内外侧缝焊接分别操作,操作简单,人工投入较少,工效提高。

4.4.3、注意事项

自动埋弧焊焊接时,操作者要随时观察焊丝是否对准焊缝,防止焊偏,并经常观察焊缝反面红透程度 ,若发现问题要及时调整电流、电压以保证焊缝质量。


4.5、钢支撑管节间环焊缝焊接工艺改进措施

4.5.1、环焊缝焊接方案

钢支撑管节环焊缝内外侧均采用埋弧自动焊焊接。管节内径较小,长度较长,内侧焊缝采用改造小机头的埋弧焊机配合滚轮机进行焊接。外侧环焊缝采用传统的自动埋弧焊接配合滚轮机及专用平台进行焊接。

4.5.2、自动埋弧焊小车优化改造

采用刚性强度较好的矩形方管50×100×8把埋弧焊小车横梁长度加长为6米,满足不调头一次可焊接钢管6米长的焊缝;在横梁上利用槽钢和滚轮组增设一个横梁支座(架),保证横梁的稳定性;增设固定小车行走轨道保证小车行走的平稳和直线度;增设焊丝绝缘套管,保证焊丝从丝盘到焊嘴不与钢管壁接触产生短路;在横梁支座上增设可上下、左右的调节螺杆,便于调节导电嘴与焊缝的对中性;在机头增设一盏节能照明灯,便于观察焊丝是否对中焊缝;增设一个远程焊剂控制便于焊剂流量控制,保证焊缝质量;在支架上增设一个助力转盘便于小车行走。 

4.5.3、改造措施优点

自动埋弧焊小车改造解决了小管径钢管内侧焊缝采用埋弧自动焊的工艺创新,解决了长管节不调头即可焊接的工艺,不仅操作简单,节约人工成本,节约焊丝成本,生产效率成倍提高。

4.5.4、注意事项

自动埋弧焊焊接时,操作者要随时观察焊丝是否对准焊缝,防止焊偏,并经常观察焊缝反面红透程度,若发现问题要及时调整电流、电压以保证焊缝质量。


4.6、钢支撑管节与法兰板拼接改进措施

4.6.1、管节与法兰改进方案

按照管节长度两端各制作一个专业定位台架,台架两端上设置与法兰板一样的钢板,底部设置限制钢管高度的底座。拼装时用销子固定一端法兰板与台架钢板,放置管节,在另一端台架底部用小型千斤顶顶紧法兰板与管节,并随即点焊,同样的方法拼接另一端法兰板 。

4.6.2、管节与法兰改进方案

改进方案专业定位台架结构简单合理,拼接操作简单,拼接尺寸有保证,工效大幅度提高。

4.6.3、注意事项操作者要不时检查和校正拼接两端的法兰台架,以保证台架一直保持良好的状态,从而使各管节对口始终保持在同一轴线上进行。


4.7、钢支撑焊缝焊接工艺参数


5、质量控制

5.1、施工准备阶段质量控制

5.1.1、对参加本项目施工人员进行培训和选择,各工种操作员必须通过考核并取得上岗证,必须持证上岗。

5.1.2、在施工前,施工技术部做好技术交底和技术培训。

5.1.3、各项施工工艺、技术、均应有超前的施工方案和施工措施。


5.2、施工过程阶段质量控制

5.2.1、每个工作日要做好卷管、对接管节、拼接两端法兰尺寸误差数据记录表以备核查。

5.2.2、每个工作日要做好埋弧焊内、外直焊缝,内、外环焊缝的电压、电流数据记录表和焊缝反面红透记录以备核查 。

5.2.3、每个工作日要做好手工焊的焊角高度、电压、电流数据及焊缝表面有否缺陷记录表,以备核查。

5.2.4、施工过程中,施工质量部及时对焊缝质量进行检验,按比例对焊缝进行探伤检查并编写检查记录,以备核查 。


5.3、施工竣工阶段质量控制竣工前及时做好竣工资料,收集和整理原材料的质量合格证明材料、验收材料,各种材料的试验检验资料等其他的施工记录。


6、实施效果

通过对钢支撑施工工艺的改进及施工设备的改造,总结已经加工的5000吨钢支撑,钢支撑加工工效及质量显著提高,该工艺实施效果显著。针对焊缝质量进行探伤检查,焊缝质量合格率在90%以上 ,相对传统工艺有大幅度提高。改进后工艺的成本比传统工艺的下降40%以上,经济效益显著。

改造后埋弧焊机小车结构图

7、结束语

该工艺改进措施有效的提高了生产效率,同时保证了施工质量及施工进度,取得了较好的经济效益。尤其是自动埋弧焊接设备的改造解决了小管径钢管内部焊缝的施焊难题,为今后类似工程施工提供参考。


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