偏心H型钢制作的质量控制及效率提高

郭诚 王胜 詹恒奎 郝政鹏 张羽 韩晓飞

摘要：介绍XY3629N型炉柱偏心H钢的组装、焊接、质量精度控制及其实现过程。通过相关工艺的阐述，为类似的钢结构的制作提供借鉴。

关键词：钢结构;施工技术;组装;焊接;质量控制

1工程概况

XY3629N型炉柱项目地点位于山西，由4套炉柱系统组成，钢结构总量约为500t。

2钢结构简介

整个项目中有80%的构件全部由偏心H型钢制作而成，共有3150件偏心H型钢。此工程偏心H型钢的截面小，偏心30mm，主要截面为：H300*160，H300*180，H300*200等。构件数量多，不对称施焊使构件变形大。

炉柱系统主要采用螺栓、螺杆连接，因其连接关系特点，故对钢构件制作精度要求较高，需保证构件制作精度，控制制作变形，控制定位尺寸，以保证安装时的有效连接。

生产工期仅为35天。

3工程难点

3.1材质：本项目钢结构材质均为Q235B，为碳素钢，本身材质表现较软，焊接过程中易变形。

3.2焊接设备：常有自动焊接设备，只能完成标准截面H型钢的焊接，对偏心H型钢无能为力。

3.3生产效率：因自动焊接设备无法使用，需人工焊接。人工焊接，生产效率低，焊接变形控制差，不能满足工期及质量要求。

3.4因其结构及使用特点，焊接变形是影响安装及使用的关键因素，焊接变形的控制是难点。

4设定目标

因上所述，研制出提高偏心H型制作效率的方法是关键。本公司QC小组重点攻关本项目的钢结构制作及质量控制。

4.1 设定目标

目标1：经现场试验检测，人工焊接整体合格率仅为60%，合格率较低，因此工程的制作精度要求高，整体合格率应达到98%。

目标2：35天完成偏心H型钢的制作。

4.2 可行性分析

此次制作的偏心H型钢截面较小，变形不易控制，加之国内外同行业内没有相匹配的机械设备，所以采用人工手动制作，构件质量很难达到合格标准。

如果采用相匹配的机械设备可大幅提高偏心H型钢的制作效率且质量也能得到保证。

5问题分析

确定主要问题后，针对“生产效率低”和“焊接变形难控制”这两大质量问题，小组成员对造成的原因，形象深入探讨、分析，从“人”“机”“料”“法”“环”“测”等几个方面，分析原因。

通过逐一分析确认，确定主要因素为“人工焊接速度慢且焊接操作不稳”及“设备不支持自动焊接”

“人工焊接速度慢且焊接操作不稳”：人工焊接速度与机械设备相比，焊接速度较慢。焊接时，应人体因素，在焊接过程中很难做到始终稳定。

“设备不支持自动焊接”：焊接局限，埋弧焊机只能焊一侧，另一侧采用人工焊接，导致偏心H型钢变形大。组立机无法完成组立，采用人工组对。矫直机无法完成矫正，矫正采用人工矫正。

6制定专项对策

通过问题分析，如何采用设备进行组立焊接才是关键。通过对设备的改造，可避免了人工操作时焊接速度慢，人工焊接操作不稳的要因。

7对策实施

7.1 组立机完成组立

胎具研究理论数据A=B+C，由于H型钢为偏心结构，选择中心线为基准设置长边为A，短边为B，所差为A-B=C，打制时在盖板下垫制一块胎具，设置挡块边距为C，当夹紧时组立机设备中心线为A=B+C，刚好与正常H型钢打制数据符合。

通过A=B+C底胎制作，进行实际操作实验，首先将底胎放置在组立机上，在底胎上放置偏心盖板，利用底胎上所设置的档顶紧盖板边缘，经过设备顶紧后，腹板中心线刚好与盖板预留线重合，进行自动组立电焊。

通过对組立后的偏心H型钢进行尺寸测量，合格率达到100%，较比人工组对质量得到了很大的提高。

7.2埋弧焊机焊接局限改造

偏心H型钢打制完成后进行龙门焊导轮改制，缩短导轮间距适合行走，就能正常的进行龙门埋弧焊焊接。

通过对焊接完成的偏心H型钢的焊缝进行探伤，埋弧焊机焊接则可使焊缝合格率达到100%。

7.3矫直机完成矫正

通过更换矫正机的滚轮，使其符合偏心H型钢的尺寸标准。矫直机校正相对比人工校正，节省了大量时间。矫直机校正后，对偏心H型钢进行测量，符合偏心H型钢的尺寸参数要求。

8实施效果及经济效益

8.1效果检查：

工程效果：本工程共3125根偏心H型钢，其主焊缝质量及H型钢结构面尺寸从整体合格率60%提高到98.2%以上，超过目标值98%。

8.2效率提高：项目历时30天完成，比目标设定提前5天，明显提高生产效率。

8.3经济效益：

通过采用胎具组立、设备焊接。人工费一项，即节省42.75万元，同时质量也得到保证。

9巩固

已将此次偏心H型钢的制作方法，机械设备参数调制的全过程汇编工法及专用技术，并获得企业及评定。

10结束语

通过详细的施工准备和施工过程控制，本工程的构件制作精度及焊接质量都达到了很高的水平，安装过程顺利，获得了安装单位及业主方的高度评价。同时本项目的技术措施与成果获得了由中国冶金建设协会颁发的QC成果一等奖。

参考文献：

[1]GB50205-2001钢结构工程施工质量验收规范

[2]GB50026-2007 工程测量规范

[3]JGJ82-2002 建筑钢结构焊接技术规程

[4]GB 50661-2011 钢结构焊接规范

[5]GB-T50430-2007《工程建设施工企业质量管理规范》

[6]GB/T33814-2017《焊接H型钢》