鋁電解槽焊接技術(shù)攻關(guān)

1、鋁電解槽焊接技術(shù)攻關(guān)論文導(dǎo)讀：對(duì)以往工程施工中的焊接質(zhì)量通病進(jìn)行分析。通過(guò)PDCA循環(huán)。搖籃架“米”字焊縫處為重要受力焊縫。質(zhì)量通病，鋁電解槽焊接技術(shù)攻關(guān)。關(guān)鍵詞：質(zhì)量通病，PDCA循環(huán)，“米”字焊縫，技術(shù)攻關(guān)一、工程簡(jiǎn)介四川廣元廣興續(xù)建工程是由貴陽(yáng)鋁鎂設(shè)計(jì)研究院設(shè)計(jì)，其200KA預(yù)焙陽(yáng)極鋁電解槽屬國(guó)內(nèi)中型號(hào)的預(yù)焙電解槽，是在綜合貴陽(yáng)院186KA槽及國(guó)內(nèi)新開發(fā)的大型預(yù)焙槽成功經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)的。鋼槽殼采用小船型結(jié)構(gòu)。200KA預(yù)焙陽(yáng)極鋁電解槽由搖籃式鋼槽殼、行架立柱、陽(yáng)極提升機(jī)構(gòu)、密封罩、小盒夾具等部件組成，其中搖籃式鋼槽殼是本課題研究的主要對(duì)象。鋼結(jié)構(gòu)焊接材料選用依據(jù)施工圖，檢驗(yàn)執(zhí)行國(guó)標(biāo)GB

2、5117-85，鋼結(jié)構(gòu)焊接接頭依據(jù)施工圖規(guī)定和國(guó)標(biāo)GB985-80、GB986-80焊縫檢驗(yàn)執(zhí)行國(guó)標(biāo)GB3323-82、Q/ZB74-78。二、選題理由1、 鋁電解槽為全焊鋼結(jié)構(gòu)件，焊接應(yīng)力大，其制作大部分采用CO2氣體保護(hù)焊，由于我們對(duì)CO2氣體保護(hù)焊的使用方法不熟練，操作不當(dāng)，工人的技術(shù)水平低，焊縫外觀成型差，氣孔、咬邊、裂紋、焊瘤等缺陷普遍存在，為實(shí)現(xiàn)廣興續(xù)建工程電解槽制安創(chuàng)優(yōu)質(zhì)工程目標(biāo)，必須確保焊接質(zhì)量。2、 根據(jù)廣興續(xù)建工程實(shí)際情況，48臺(tái)槽只有4個(gè)月的制安時(shí)間，為保質(zhì)量工期，必須對(duì)關(guān)鍵工序、薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行重點(diǎn)攻關(guān)，加強(qiáng)管理，完善現(xiàn)場(chǎng)施工質(zhì)量保證體系。三、目標(biāo)1、修正工藝，攻克技術(shù)難關(guān)

3、，把焊接規(guī)范嚴(yán)格控制在工藝范圍內(nèi)，確保焊接質(zhì)量，創(chuàng)優(yōu)質(zhì)工程。2、制安質(zhì)量達(dá)優(yōu)質(zhì)，保證實(shí)現(xiàn)雙百率，即：合格率100%，優(yōu)質(zhì)率100%。四、現(xiàn)狀分析1、在施工準(zhǔn)備階段，對(duì)以往工程施工中的焊接質(zhì)量通病進(jìn)行分析，主要是焊接電流過(guò)大，造成焊接區(qū)過(guò)熱，結(jié)晶粗大，產(chǎn)生脆化，造成質(zhì)量隱患，且焊縫外觀成型差，咬邊、氣孔、加渣、裂紋、焊瘤等現(xiàn)象普遍存在，對(duì)以上問(wèn)題，制定了施工工序質(zhì)量保證系統(tǒng)圖（和提高焊接質(zhì)量系統(tǒng)圖。深入工程施工，跟蹤檢查，組對(duì)合格率100%，焊縫外觀檢查合格率100%。2、針對(duì)質(zhì)量通病，又進(jìn)行了因果圖分析，通過(guò)對(duì)因果圖的分析，討論認(rèn)為影響焊縫外觀質(zhì)量的主要因素是：A：焊接電流過(guò)大B：操作者技術(shù)水

4、平低，責(zé)任心不強(qiáng)C：工藝參數(shù)不當(dāng)D：氣體保護(hù)效果不好通過(guò)分析，針對(duì)主要影響因素，制定對(duì)策表（表1），如下： 序號(hào) 問(wèn) 題 對(duì) 策 1 焊接電流大 根據(jù)工人技術(shù)水平，通過(guò)試驗(yàn)，優(yōu)選最佳電流 2 操作者技技術(shù)水平低責(zé)任心不強(qiáng) 開展技能培訓(xùn)和技術(shù)交流，加強(qiáng)思想政治工作，提高工人質(zhì)量意識(shí) 3 工藝參數(shù)不當(dāng) 通過(guò)焊接試驗(yàn)和工藝評(píng)定，優(yōu)選最佳工藝參數(shù) 4 氣體保護(hù)效果不好 采取防風(fēng)措施，焊前清理干凈，氣流15-20升 表 1 3、對(duì)策實(shí)施（1）將CO2氣保焊平角焊的焊接電流分別取150180A，200240A，260280A，300350A，350400A五個(gè)范圍，由8人依次操作，對(duì)焊縫外觀進(jìn)行檢查比較，

5、200240A電流效果最佳。（2）根據(jù)工藝試驗(yàn)并參照有關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)編制焊接作業(yè)指導(dǎo)書。4、實(shí)施效果對(duì)電解槽端側(cè)板焊縫外觀進(jìn)行檢查（均為平角焊縫），共檢查150點(diǎn)，一次合格率82%，對(duì)焊縫缺陷進(jìn)行調(diào)查統(tǒng)計(jì)，見表2， 序號(hào) 名 稱 數(shù) 量 百 分 比 % 累計(jì)百分比 % 1 焊瘤 11 40.7 40.7 2 咬邊 8 29.6 70.3 3 氣孔 5 18.5 88.8 4 裂紋 1 3.7 92.5 5 焊肉不夠 2 7.4 100 N 27 100 表2 通過(guò)PDCA循環(huán)，焊接質(zhì)量有了明顯的提高，一次檢查合格率達(dá)到了82%，在焊接中還存在焊瘤、咬邊等缺陷，未達(dá)到預(yù)定目標(biāo)。五、第二次循環(huán)通過(guò)對(duì)第

6、一次循環(huán)中遺留下的問(wèn)題進(jìn)行調(diào)查研究，分析原因，根據(jù)缺陷調(diào)查表畫出返工缺陷排列圖，用方法展開系統(tǒng)圖分析主要因素和次要因素，并制定對(duì)策，見(表3)1、實(shí)施：(1)召開焊接操作討論會(huì)，分析對(duì)策，開展思想教育，加強(qiáng)工人思想覺悟，進(jìn)行認(rèn)真全面的技術(shù)交底，分析質(zhì)量隱患造成的質(zhì)量事故和嚴(yán)重后果，樹立大家的質(zhì)量金牌意識(shí)。(2)加強(qiáng)技術(shù)操作交流，進(jìn)行操作培訓(xùn)。 項(xiàng) 目 產(chǎn) 生 原 因 要因 對(duì) 策 焊 瘤 焊槍傾角不對(duì) 電流大 焊速慢 切割熔渣未清理干凈 組對(duì)間隙大 1、專人講課糾正不正確焊接角度，各種位置焊接角度和運(yùn)弧手法 。畢業(yè)論文，質(zhì)量通病。 2、嚴(yán)格控制切割余量和收縮余量，編制制作工藝指導(dǎo)書，提高組對(duì)質(zhì)

7、量。 3、焊前仔細(xì)清理坡口及邊緣，設(shè)防風(fēng)棚。 4、加強(qiáng)質(zhì)量監(jiān)督，提高工人質(zhì)量意識(shí)，嚴(yán)格按工藝施工，禁止大電流焊接。 咬 邊 電壓大 焊絲擺動(dòng)不到位 組對(duì)間隙大 施焊位置不到 氣 孔 焊前清理不徹底 環(huán)境風(fēng)大 焊槍傾角不對(duì) 送氣管泄露 裂 紋 組對(duì)間隙大 強(qiáng)行組對(duì) 弧坑未填滿 注： 主要因素次要因素 表3(3)編制電解槽制作作業(yè)指導(dǎo)書，嚴(yán)格控制組對(duì)間隙。(4)加強(qiáng)質(zhì)量跟蹤檢查，專人負(fù)責(zé)。(5)重要焊縫由專人焊接，并打焊工鋼印。(6)在焊接現(xiàn)場(chǎng)懸掛焊縫外觀檢查對(duì)照?qǐng)D。(7)獎(jiǎng)優(yōu)罰劣，完善現(xiàn)場(chǎng)施工質(zhì)量保證體系。2、效果：（1）通過(guò)以上對(duì)策的具體實(shí)施和加強(qiáng)管理，對(duì)返工焊縫進(jìn)行全檢，均達(dá)到設(shè)計(jì)要求和施工

8、規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)；另對(duì)樣槽制作組對(duì)進(jìn)行檢查。見表4。表4 組對(duì) 檢 查 調(diào) 查 表 序 號(hào) 名 稱 檢 查 點(diǎn) 合格點(diǎn) 合格率% 1 坡 口 40 40 100 2 鈍 邊 40 40 100 3 間 隙 40 40 100 4 錯(cuò) 邊 40 40 100 N 合 計(jì) 160 160 100 通過(guò)表4看到組對(duì)一次合格率100%，達(dá)到優(yōu)質(zhì)。 （2）通過(guò)對(duì)制作的20臺(tái)電解槽零部件的焊接質(zhì)量進(jìn)行全面跟蹤檢查，共檢測(cè)數(shù)據(jù)1240個(gè)，超差數(shù)據(jù)89，一次檢查合格率達(dá)92.82%。（3）通過(guò)兩次PDCA循環(huán)，達(dá)到預(yù)定目標(biāo)，整體制作能力達(dá)到一個(gè)新水平，工人素質(zhì)有了明顯的提高，并試做成功電解槽組對(duì)一次成型工藝和一套槽殼

9、組焊工藝，為廣興續(xù)建工程創(chuàng)優(yōu)質(zhì)提供保證。六、第三次循環(huán)1、通過(guò)兩次PDCA循環(huán)，焊接質(zhì)量有了明顯提高，但為保證工程制安施工優(yōu)良，總結(jié)了前段時(shí)間的工作，對(duì)第二次循環(huán)中不合格點(diǎn)缺陷類型進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，如下表5。 序號(hào) 名 稱 數(shù) 量 百 分 比 % 累計(jì)百分比 % 1 咬邊 41 46.07 46.07 2 焊瘤 28 31.46 77.53 3 焊縫尺寸不夠 17 19.10 96.63 4 表面裂紋 3 3.37 100 N 89 100 表5 2、通過(guò)對(duì)上表進(jìn)行分析討論，造成以上缺陷的主要原因是職工的質(zhì)量意識(shí)不高，一味追求速度，個(gè)別人采用大電流快速焊，而技術(shù)又不熟練，造成咬邊、焊瘤、焊縫尺寸小，裂

10、紋主要是收弧時(shí)弧坑未填滿，冷卻時(shí)產(chǎn)生弧坑裂紋。3、針對(duì)以上原因，制定對(duì)策如下：（1）開展思想教育提高工人思想意識(shí)；（2）嚴(yán)格控制大電流焊接，一經(jīng)查出，采取嚴(yán)厲的經(jīng)濟(jì)處罰；（3）自制角焊縫尺寸檢驗(yàn)樣板，焊工每人一把，每日的工作量完成后，先進(jìn)行自檢，然后通知質(zhì)檢員，驗(yàn)收合格后方可下班。4、效果（1）通過(guò)對(duì)策實(shí)施和加強(qiáng)質(zhì)量控制，質(zhì)量意識(shí)深入人心，經(jīng)公司質(zhì)檢和檢驗(yàn)評(píng)定，合格率達(dá)到了100%；（2）工人的積極性調(diào)動(dòng)起來(lái)，工作效率明顯提高，由原來(lái)的6人焊（兩個(gè)端側(cè)板/工作日）減少到5人。七、關(guān)鍵部位和技術(shù)攻關(guān)1、搖籃架重要焊縫攻關(guān)根據(jù)以往施工經(jīng)驗(yàn)和回訪調(diào)查，搖籃架“米”字焊縫處為重要受力焊縫，搖籃架開裂主

11、要發(fā)生在這個(gè)部位.通過(guò)對(duì)搖籃架焊縫開裂進(jìn)行了因果圖分析。2、對(duì)策實(shí)施該工程電解槽鋼槽殼采用小船型結(jié)構(gòu)，在搖籃架角部增加了兩塊三角丁字板，結(jié)構(gòu)剛性比老式直槽好，通過(guò)對(duì)因果圖分析，工藝和管理是引起開裂的主要因素，為保證搖籃架的焊接質(zhì)量，避免質(zhì)量事故的發(fā)生，采取了以下措施：（1）重新編制搖籃架焊接工藝；（2）搖籃架重要焊縫處由專人焊接，并打焊工鋼印；（3）加大檢查力度，自檢與專檢相結(jié)合；（4）施工前進(jìn)行全面細(xì)致的技術(shù)交底；3、技術(shù)攻關(guān)搖籃架的焊接，在以往施工中全部采用CO2氣體保護(hù)焊，熔深淺，且易產(chǎn)生“虛焊”，大電流焊接造成的“致命”缺陷比較多，為此我們擬對(duì)搖籃架“米”字焊縫處采用手弧焊，焊接層間用

12、氣鏟和磨光機(jī)清理干凈，專人焊接。（1）焊接工藝試驗(yàn)用同一臺(tái)焊機(jī)采用不同的電流值讓試板在自由狀態(tài)下，由多人分別施焊，試驗(yàn)結(jié)果如表6， 序號(hào) 電流（A） 電壓（V） 外觀檢查 切片觀察 壓彎試驗(yàn) 備注 1 A 180 20 變形小，焊縫成型美觀 完全熔合，無(wú)夾渣、氣孔、裂紋 600壓彎無(wú)撕裂 每塊試板取3樣本切片觀察，3點(diǎn)橫向壓彎 B 250 27 變形較大，焊縫成型一般 完全熔合，有氣孔、裂紋傾向 600壓彎輕微撕裂 C 300 32 變形大，焊縫表面不光滑，咬邊 熔合，局部氣孔，熔合區(qū)微裂紋 600壓彎嚴(yán)重撕裂 2 A 180 20 變形小，焊縫成型優(yōu)良 完全熔合，無(wú)夾渣、氣孔、裂紋 600壓

13、彎無(wú)撕裂 每塊試板取3樣本切片觀察，3點(diǎn)橫向壓彎 B 250 27 變形較大，焊縫成型一般，焊瘤 完全熔合，有氣孔、裂紋傾向 600壓彎輕微撕裂 C 300 32 變形大，焊縫表面不光滑，咬邊表面縱向裂紋 熔合，局部氣孔，熔合區(qū)微裂紋 600壓彎嚴(yán)重撕裂 表6 根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并參考電流經(jīng)驗(yàn)公式I=Kd（焊接工藝人員手冊(cè)P39，）及焊接電流對(duì)氣孔的影響和焊接電流對(duì)焊縫金屬化學(xué)成分的影響（焊接數(shù)據(jù)資料手冊(cè)機(jī)械工業(yè)出版社），并經(jīng)多人實(shí)際操作，優(yōu)選最佳工藝參數(shù)，制定焊接工藝。（2）焊接坡口設(shè)計(jì)搖籃架“米”字焊縫結(jié)構(gòu)如圖5所示，其中焊縫1、2、3、4、5為主受力焊縫，裂紋擴(kuò)展如上圖，件A和焊縫1接觸的地方預(yù)留減應(yīng)力孔，既可減小應(yīng)力集中，又可防止裂紋由焊縫4或5擴(kuò)展至焊縫1，絕對(duì)不允許焊上該孔。工字鋼插口用氧乙炔切割，特別注意不能傷及工字鋼腹板。畢業(yè)論文，質(zhì)量通病。畢業(yè)論文，質(zhì)量通病。由圖6（帶坡口的角焊縫強(qiáng)度與坡口深度的關(guān)系圖）（熔接工學(xué)，佐藤邦彥等著，理工學(xué)社，1979）可見，當(dāng)P（坡口深度）K（焊腳）且P14mm時(shí)，角焊縫的強(qiáng)度明顯提高，因此焊縫1采用單邊450“V”坡口，背面氣刨清根并開出坡口，既能保證焊透，又可提高焊縫強(qiáng)度，使搖籃架當(dāng)三角筋板因開裂而失去加固作用時(shí)仍具有一定的剛性。畢