时间:2023-03-22 17:44:36
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中图分类号:TG44文献标识码: A
1.前言
我单位压力容器筒体焊接一般采用埋弧自动焊的焊接方法。以往我单位压力埋弧自动焊焊接工艺都是采用先焊接焊缝内侧,后焊接焊缝外侧。为防止焊接时击穿焊缝,焊接内侧打底焊缝时外侧还需垫焊剂,内侧焊接完毕后,背面还必须进行碳弧气刨清根,并进行彻底打磨后,才能进行外侧的焊接。埋弧自动焊背面清根的焊接工艺,存在生产效率低,浪费焊接材料,工人劳动强度大等缺点。现我车间埋弧自动焊背面不清根工艺已经成熟应用于压力容器筒体焊接,此焊接工艺方法的应用,实现了埋弧自动焊的真正自动焊。本文将主要介绍运用于实际压力容器生产的埋弧自动焊背面不清根工艺。
2.埋弧自动焊背面不清根技术
埋弧自动焊背面不清根技术,可以不用外侧垫焊剂,节省了焊接材料,降低了焊接成本,关键是省略了碳弧气刨清根和砂轮打磨焊道的工序,大大缩短了焊接周期,提高了焊接效率。我单位经过焊接工艺评定试验,除能够保证能够焊透,经过无损检测(RT或UT)合格外,关键是力学性能试验及冲击试验结果符合标准规定,与使用碳弧气刨清根焊接没有明显的变化。埋弧自动焊背面不清根技术在压力容器焊接实际应用中的难点有三个,一是保证焊缝能够焊透,二是保证打底焊缝在埋弧自动焊过程中不将焊缝击穿,能够保证焊接的连续进行,三是在不清根的条件下,保证焊缝余高不超标。
3.焊接工艺难点
在此项技术实际压力容器焊接的应用过程中,总结出出现最多的缺陷为根部未焊透,并且只要出现就会使连续未焊透,出现的部位大多在内侧打底焊缝的根部。解决未焊透的常用办法就是增大焊接电流,减小坡口钝边,这样又容易造成自动焊接时击穿焊缝。如何确保实际焊接过程中即不击穿焊缝,又能保证焊透,成为埋弧自动焊不清根焊接工艺的重要的难点。
4.焊接过程控制
4.1坡口加工
埋弧自动焊不清根焊接选择合适的坡口至关重要。坡口越大,越容易焊接,但同时也增加填充金属的量和焊接工作量;坡口越小,越容易造成脱渣困难和焊缝中出现夹渣等缺陷。经过反复试验,得出板厚为8-12mm,可以采用不开坡口的背面不清根焊;对于14-24mm之间的可以采取常规的V型坡口;对于24mm以上的厚板可以采用双V或双U型坡口形式。但是为了确保焊接时不击穿焊缝,坡口还要留4-6mm厚的钝边,并且组对时不留间隙。 常用坡口形式见表4-1。
表4-1
坡口加工时的注意事项:
a)加工坡口钝边时,钝边大小一定要均匀,控制在工艺要求的范围内,否则影响打底焊接,使焊接参数不宜掌控;
b)坡口钝边要保证垂直,否则影响坡口组对间隙,使焊接过程容易出现击穿;
c)开X型坡口时,尽量使内侧坡口厚度大于外侧坡口,减少外侧坡口焊接的工作量。
4.2坡口组对
对于埋弧自动焊不清根工艺而言,影响其焊接质量的主要为坡口组对的间隙和错变量,若坡口组对不符合工艺要求,相当于直接改变了坡口的形式。
坡口组对间隙直接影响打底焊缝是否击穿,在实际焊接中发现,只要组对后透光就不能直接进行埋弧焊打底层的焊接。大于1mm的对接间隙就很容易击穿,因此组对间隙要严格把关。
组对的错变量将直接影响焊丝是否与焊缝在同一直线(如图4-1),从而关系到焊接时能否焊透,所以不清根工艺的焊接要求错变量在1mm之内。
图4-1
注意事项:若组对间隙≥1mm或组对后透光,不能直接进行埋弧自动焊的打底,补救办法是进行重新组对或者使用焊条电弧焊进行打底填充。对于错变量的控制,实际操作证明,经过严格的卷圆、组对过程的控制,30mm以下的钢板的错变量是能够控制在1mm以下的。而30mm以上的钢板其刚性过大,强行组对将造成应力增大,而且板材越厚,错变量就更难控制,导致焊接返修的工作量也越大,因此焊接过程中也可以使用碳弧气刨对组装好的坡口进行修正。
4.3定位焊
定位焊缝一般选择在后焊的一侧,我单位无论是纵缝还是环缝,定位焊都在外侧,而且定位焊接比较方便,较易保证定位焊缝的焊接质量。在埋弧自动焊不清根焊的焊接工艺中,只要定位焊是合格的焊缝,在焊接时就可以不清除。
4.4焊接
埋弧自动焊不清根焊接时,焊丝必须对准焊缝中央,所以焊接时必须使用红外线焊缝跟踪仪。我单位常用的焊丝直径为4.0mm,以常用的H10MnSi配SJ101焊剂为例,其焊接工艺参数如表4-2。同样,厚板在增加需要多层多道焊的,与使用清根焊没有区别。
表4-2焊接工艺参数
5.埋弧自动焊不清根焊技术的实际应用
我单位应用埋弧自动焊不清根技术以来,大大提高焊接生产率,降低了焊接成本和焊工劳动强度。实践证明,通过焊接坡口、组对、焊接过程的严格控制,对于8-24mm厚的钢板使用不清根焊,焊缝通过RT射线检测,焊接合格率可以达到98%以上。对于26mm以上的钢板,随着焊接层数增多,焊接工作量加大,合格率有所下降,一旦出现返修,都是连续缺陷,工作量也很大,所以焊接时更需要严格的控制,必要时要采取碳弧气刨清理。目前,埋弧自动焊不清根技术已经成熟应用于我单位压力容器制造的焊接。
关键词:压力管道,安装,质量控制
压力管道的作业一般都在室外,敷设方式有架空、沿地、埋地,甚至经常是高空作业,环境条件较差,质量控制要求较高。由于质量控制环节是环环相扣,有机结合,一个环节稍有疏忽,导致的都是质量问题。根据压力管道的施工要求,必须在人员、焊接、材料、过程检验等方面强化管理,有针对性地采取各种技术措施,才能保证压力管道的安装质量得到有效的控制。下面就有关方面进行分析阐述。
一、人员素质
对压力管道焊接而言,最主要的人员是焊接责任工程师,其次是质检员、探伤人员及焊工。
1、焊接责任工程师是管道焊接质量的重要负责人,主要负责一系列焊接技术文件的编制及审核签发。毕业论文,安装。如焊接性试验、焊接工艺评定及其报告、焊接方案以及焊接作业指导书等。因此,焊接责任工程师应具有较为丰富的专业知识和实践经验、较强的责任心和敬业精神。经常深入现场,及时掌握管道焊接的第一手资料;监督焊工遵守焊接工艺纪律的自觉性;协助工程负责人共同把好管道焊接的质量关;对质检员和探伤员的检验工作予以支持和指导,对焊条的保管、烘烤及发放等进行指导和监督。
2、质检员和探伤人员都是直接进行焊缝质量检验的人员,他们的每一项检验数据对评定焊接质量的优劣都有举足轻重的作用。因此质检员和探伤员首先必须经上级主管部门培训考核取得相应的资格证书,持证上岗,并应熟悉相关的标准、规程规范。还应具有良好的职业道德,秉公执法,严格把握检验的标准和尺度,不允许感情用事、弄虚作假。这样才能保证其检验结果的真实性、准确性与权威性,从而保证管道焊接质量的真实性与可靠性。
3、焊工是焊接工艺的执行者,也是管道焊接的操作者,因此,凡是从事压力管道焊接的焊工、必须按照现行《锅炉压力容器焊工考试规则》、《现场设备工业管道焊接工程施工及验收规范》的规定进行考试,考试合格后,方可从事相应的焊接施工。
二、焊接
焊接是压力管道安装施工的关键过程和主要过程, 控制好焊接质量是预防产生不合格产品的重要措施。压力管道的焊接应从以下几个方面加强管理。
1、焊接工艺评定及施焊工艺:焊接技术人员应依据设计图纸,有关施工规范及现行标准,根据焊接工艺评定并结合施工现场的实际条件制定切实可行的焊接工艺指导书。施工前对焊工和管工进行技术交底,内容包括焊接材料、工艺参数、焊前预热、层间、后热、热处理的温度和时间、对焊接材料的保管、使用以及无损检测等各项要求。
2、坡口加工及清理:现场条件允许的情况下,应尽量采用等离子弧、氧乙炔等热加工方法。坡口加工完成后,必须除去坡口表明的氧化皮、油污、熔渣及影响接头质量的表面层,清除范围为坡口及其两侧母材不少于20毫米区域,并应将凹凸不平处打磨平整。毕业论文,安装。
3、定位/组对:管接头组对应在确认坡口加工、清理质量后进行。管接头的组对定位焊是保证焊接质量、促使管接头背面成形良好的关键,如果坡口形式、组对间隙、钝边大小不合适,易造成内凹、焊瘤、未焊透等缺陷。组对间隙应均匀,定位时应保证接管的内壁平齐、内壁错边量不超过管壁厚度的10%,且不应大于15毫米。如壁厚不一致,应按规定进行修磨过渡。若焊接定位板时应在焊管板角焊缝的同一方向。管件组对时应垫置牢固,并应采取措施防止焊接过程产生变形。定位焊时,应采用与根部焊道相同的焊接材料和焊接工艺,并由合格焊工施焊。
4、环境因素是制约焊接质量的重要因素之一,施焊环境应符合以下几方面条件:首先,焊接的环境温度应能保证焊件焊接所需的足够温度和使焊工技能不受影响。当施工的环境温度低于施焊材料的最低允许温度时就应该根据焊接工艺评定提出预热要求来操作。另外,在实际焊接时的风速不应超过所选用焊接方法的相应规定值。当风速超过规定值时应备有防风设施才可安排施工。最后,如果焊件表面潮湿(例如下雨),焊工及焊件无保护措施或采取措施仍达不到要求时应停止施工作业。
三、材料管理
要提高压力管道工程的质量,首先必须从源头抓起,在材料采购、验收环节把好关。
1、工程质量创优,材料质量是基础。采购材料时,必须要求供方提品样本及出厂合格证,按规范要求进行检查验收、抽样试验,对特殊材料必须送到检测中心进行试验,合格后方可使用。凡进场的材料质量不合格者,一概拒绝验收。压力管道安装过程使用的焊料、管道材料以及其他消耗材料都必须确保符合设计图纸的要求,如材料变更或代用,必须取得原设计单位的同意并办理相关手续。
2、经检验合格的材料,现场材料员负责进行入库并对其登记上账。毕业论文,安装。有时现场某些材料规格很大,无法在库房存放,故应该选合适的露天场地存放,并做好防护工作。毕业论文,安装。毕业论文,安装。需要进库房存放的材料必须入库妥善保管,以防丢失和损坏。材料发放时,一定要核对材料的工程项目、规格、型号、材料和数量,以防有错。现场使用的焊条必须烘干,操作人员用保温桶领用,以防返潮。每一只桶内只能领用同一牌号的焊条,以防错用,且一次最多不能超过5公斤,在桶内存放时间不应超过四小时,否则必须进行重新烘干。焊丝一次领用数量不得超过最小包装,使用前应检查表面的锈蚀、油污等杂质是否清理干净。氩弧焊所用氩气纯度应不低于99.9%,且含水量不大于50ml/m3。
四、过程检验
压力管道安装时常因过程控制不力,导致施工质量不理想,因此对于压力管道施工质量的控制可以从以下几方面来进行。
(1)加强外观检验,外观检验主要包括检查管道的表面及焊缝是否有裂纹等缺陷,外观检验还包括压力管道组成件和支承件以及在压力管道施工过程中的检验。这些检验都为压力管道质量事故提出了预防的方法,使得事故及时发现并及时解决。毕业论文,安装。
(2)加强无损检测,加强无损检测主要包括加强焊缝表面和焊缝内部等方面的无损检测,无损检测主要是用于检测压力管道的表面及内部质量。另外,还需要加强硬度测定,对有热处理要求的压力管道焊缝,还应该测量焊缝及热影响区的硬度值是否符合设计要求中有关项的标准规定。
五、结束语
以上是我们在多年从事压力管道安装工程质量体系管理工作中探索和总结出来的,希望能为从事压力管道工程项目施工的管理人员提供一些参考,尽快提高压力管道工程项目的管理水平,促进压力管道管理的体系化、规范化进程。
参考文献
1、工业金属管道工程施工及验收规范(GB50235-97);
2、张西庚.压力管道安装质量保证指南.2002.9;
3、田金柱.压力管道施工焊接质量控制[J].管道技术与设备,2008(3):46~47;
4、魏力群.压力管道安装质量管理探讨[J].科技信息,2007(19):112。
【关键词】城市建设,压力容器,焊接自动化,现状与发展
中图分类号:TU984文献标识码: A
一、前言
焊接自动化技术是提高压力容器产量、提高质量、降低成本和劳动强度、保障生产安全的前提,焊接自动化程度已成为衡量压力容器的工程施工质量重要标志之一,并且关系到整个工程的顺利进行。
二、压力容器焊接的概述
压力容器归于承压类的特种设备,如果在施工阶段中,专业技术和质量操控不过关,则会构成极大的安全隐患。在压力容器的焊接阶段中,焊接接头的质量对全部容器的质量都会有重要的影响。从某种含义上讲,一个压力容器的质量怎么,取决于很多方面,例如焊接材料的挑选,焊接技能、焊接设备的好坏以及焊接检验是不是合格等。压力容器的焊接技能,则是一个关键的阶段,需求有不断的完善和突破。影响压力容器焊接质量的缘由有很多,在进行焊接之前,应当检查一下焊接技术、工艺是不是合格,因为焊接技术、工艺的内容即是对焊接质量是否合格的可行性保障。一般说来压力容器的焊接技术、工艺所履行的鉴定标准为NB/T47014-2011《承压设备焊接工艺评定》。
三、压力容器焊接自动化技术的应用现状
1、接管与筒体的自动焊接技术及工艺
以往传统的马鞍形状埋弧焊接设备运动轨道现已无法完全的达到现阶段焊接设备的实践需要,而且也不合适应用到厚度较大、存在窄空隙坡口的焊接工作中。在这种情况下,就可以运用近几年开发的接管马鞍形埋弧焊接设备,该设备本身有着高度的自动化,所运用的操控方法极为快捷、敏捷,有着极强的适应能力。自动化马鞍形埋弧焊接设备其本身自动化的实现原理主要是使用接管所具有的内径来表示,选用四连杆夹紧的方法,来到达自动定心的意图;该设备的焊枪在运转轨道主要是以焊接对象的筒体和接管直径来作为主要的焊接参数,经过焊接参数,可以使得焊接的数学模型在这一时期彻底自动化的生成;使用人机交互的界面,可以直接对焊接的各项参数进行操控,达到多道接连进行焊接的意图。而且其焊接的焊道可以在这一过程中自动排列;具有断点回忆,自动复位功能,这一点对马鞍形空间曲线焊缝的焊接非常重要;超薄大功率焊枪合适大厚度、窄空隙坡口,关于窄空隙坡口,选用一层两道的方法进行自动埋弧焊。
2、现阶段压力容器焊接自动化技术
(一)、焊接方案
对不一样原料和不一样厚度的压力容器进行焊接需求用到不一样的焊接方案,常用的方案主要有气体保护焊、埋弧焊、堆焊和窄间隙焊。气体保护焊电弧在维护气流的压缩下热量会集,焊接速度较快,熔池较小,热影响区窄,焊件焊后变形小,操作方便,有利于焊接阶段的机械化和自动化;埋弧焊有焊接质量稳定、焊接施工率高、无弧光及烟尘很少等长处,使其变成压力容器、管段制作、箱型梁柱等重要钢构造制作中的主要焊接方案;堆焊技能很大程度上的发挥了对焊层的作用,是一种优质、高效、低稀释率的堆焊技能;窄间隙焊接技能已变成现代工业施工中厚板构造焊接的首选技能,其巨大的技能和经济优势表示了它是往后厚板焊接技能完善的主要方向之一。
(二)、焊接自动化智能操控技术
焊接智能化操控在世界范围内不断完善,变成了现代焊接自动化的主要象征之一。已出现的一些现代高精度的自动操控体系,如最优操控体系、自适应操控体系等,在工业施工中得到了相应程度的运用。其间焊缝盯梢是焊接自动化操控体系的一个重要组成部分,对完成压力容器施工阶段的焊接自动化含义深远。
四、焊接自动化技术在压力容器制造中的发展
1、硬件方面
(一)、自动焊接设备
在近10年中,国内所研制的多头埋弧自动焊和多头MAG自动专用焊机已在压力容器的生产中得到了广泛的应用,特别值得一提的是国产形式水冷壁专用自动化焊机,大大减少了工人的劳动强度,提高了焊接质量。现代焊接机器人尤其是弧焊机器人作为典型的程序控制柔性焊接系统,具有效率高、质量稳定等长处,在压力容器焊接范畴得到高度重视。柔性焊接机器人由于其报价不断降低将在中国推广应用,变成焊接设备的微机自动化控制技能的一个发展方向。除此之外,一些工艺设备的改进,如液压封头筒体对装设备、万向焊接转台、小直径筒体纵缝环缝自动焊装置等,在很大程度上也提高了压力容器焊接自动化程度。
(二)、自动化焊接技术方案
埋弧自动焊是当前压力容器焊接的主要方法,运用于封头拼板焊缝、筒节纵环焊缝等,使焊接阶段的自动化和机械化变成实际。但当前国内埋弧自动焊的操控体系大多仍选用简略的模拟电路,整体功能有待进一步完善。堆焊技术主要用于厚壁压力容器的焊接,其带极埋弧堆焊因为母材熔深浅且较均匀,对工件表面质量要求低,变成国内外压力容器内壁堆焊的主要方案。近来研发出的高速带极堆焊法,与带极埋弧堆焊相比,堆焊层边界晶粒细小,杂质含量低,是一种经济性较好的堆焊方案。窄间隙焊接可以对厚壁压力容器可进行全方位焊接,易于完成焊接阶段的自动化。当前,该技术完成了焊前预置参数、自动稳定焊接电压、电流和速度,而且具有高度和横向自动盯梢体系,完成焊缝的自动化焊接。
2、软件方面
(一)、焊接的智能化操控
这些年焊接智能化操控技术在压力容器工作中得到了很大的完善。焊缝盯梢是焊接智能化操控体系的一个重要组成部分,对完成压力容器施工阶段的焊接自动化含义深远。当前运用的焊缝盯梢体系主要包含触摸式和非触摸式两种类型。触摸靠形式盯梢体系经过横向盯梢、纵向盯梢和微调体系坚持导电嘴和焊缝之间间隔不变,完成环缝焊接自动化,但有时会因坡口及焊缝的加工装配不均匀而影响传感器的丈量精度。非触摸式盯梢体系与其它学科联系严密,当前国内外学者对此进行了不一样程度的研讨。非触摸式超声波盯梢传感用到埋弧焊机上进行对焊缝坡口检查的焊缝盯梢,能达到压力容器制作的需求,在低成本焊接自动化具有较好的运用空间。基于CCD视觉焊缝盯梢体系能够用于埋弧焊、等离子弧焊等多种焊接方案和设备中,但鉴于焊接阶段的运用环境恶劣,传感器要得到弧光、高温、烟尘等的搅扰,使传感器的精度、抗搅扰功能和灵敏度得到不一样程度影响。尽管迄今为止已研讨出多种自动盯梢方案,但大多数还处于试验期间。由于计算机信息技能的完善和新式传感方法的研讨,焊缝盯梢技能将会在压力容器职业得到广泛运用,进一步完善压力容器焊接阶段的自动化和智能化程度。
(二)、人工智能技能及专家体系
人工智能技能在焊接阶段中具有代表性的是模糊操控体系、神经网络操控体系和焊接专家体系。I11-SooKim等将人工神经网络引进GMA焊接方案来猜测焊接区宽度,拓宽了GMA焊接的运用范畴。当前,美国、日本等国家相继在技能拟定、缺点剖析、资料挑选和设备挑选等方面完善了一系列研讨开发。美国AdaptiveTechnologies公司开发的Camtech100和Adaptitech1000可完成零件定位、焊接操作和质量检查等功能,体系能依据来自传感器的光、温度、电弧等信息,自动调整焊接途径、线能量、送丝速度和摇摆参数等,并可优化多道焊参数。日本NKK公司开发的“焊接参数操控专家体系”可给出最优焊接参数,以确保恒定的熔深及焊接高度。中国在这范畴也相继开发了不一样类型的运用软件,其间清华大学开发的“通用型弧焊技能专家体系QHWES”因其较强的适应性和再开发才能而独具特色。
五、结束语
从实践出发对当前焊接自动化技术中所遇到的问题以及措施等相关知识,进行了粗略的分析和研究。综上分析,焊接自动化技术在压力容器制造中的应用是运用科学的方法,促进技术工作的完善。
参考文献
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浅谈循环流化床锅炉的燃烧控制与调节李洪林 刘杰 王俊才(19)
电厂35t/h流化床锅炉煮炉缺水事故分析吕强(21)
一起锅炉埋管磨损事故的原因分析与处理王健滨 王俊理 郑香华 白林波(23)
滚筒式冷渣机在循环流化床锅炉的应用刘经典(24)
一种新型水泥窑废气余热锅炉的开发与设计王俊理 白林波 白周方(15)
新型蜂窝板金建新 周文武(33)
夹套容器的制造夏成广(42)
SHL20—1.25/350型锅炉的改造方为群(45)
一起锅炉漏气事故分析与处理李秋雨(25)
火电厂锅炉爆管分析及综合防治对策研究黄一丁(26)
一起典型筒体带衬环封闭环焊缝疑似缺陷分析严晓君(32)
热管锅炉在使用中存在问题的原因分析沈幸福(35)
分层给煤装置的常见故障及解决方法陈爽(37)
一起因屏过联箱内隔板脱落造成的爆管事故周林(39)
进口压力容器安全性能检验的问题及对策胡革春 李晓路(60)
关于HFC-134a充装系数的确定魏春华 叶晓茹(40)
浅析埋弧自动焊焊缝余高的控制陆玮(44)
关于在用压力容器检验报告中允许继续使用参数的探讨高学海(47)
常压热水锅炉敞口当量直径或大气连通管直径的确定田秀娟(51)
SG电子水处理设备在小型蒸汽锅炉上的应用何西民 王冬云(52)
1Cr18Ni9Ti不锈钢点腐蚀与焊接裂纹产生的原因及对策俞志红(53)
关键词:风电塔架;制作;措施
中图分类号:TU74文献标识码: A
引言
风力发电机塔架是风力发电机中十分重要的部件之一。因此,在风力发电机塔架制造方面,对质量要求非常高,甚至是“严苛”。我国风力发电起步较国外晚,起步初期,注重不断借鉴国外设备及制造技术。当前我国装备制造科技水平得到显著提升。在科技高速发展的推动下,我国风电设备制造,由最初依靠进口,重点仿制到目前立足国内制造,经历了较长的发展历程。
1、影响风电塔架的质量因素分析及控制
目前,圆筒形塔架在风力发电机组塔架中大规模使用。因此,本文中将以圆筒形塔架为例来探讨影响风电塔架的质量因素及控制措施。影响塔架设备质量的因素涉及到设计、采购、制造加工、检验、包装和运输。其中影响塔制造质量的因素,可以从人员、设备、方法、材料、环境五方面的因素进行分析和控制。
1.1、人的因素
检查制造厂是否具备制造资质及质保能力,审查关键岗位人员资质。包括检查制造厂应具备压力容器制造许可资质证明、质保组织机构及相关质量认证,焊接人员应具备国家压力容器规定资格证,无损检测人员须持有国家规定的无损检测人员资格证书,II级资格以上人员才能出检测报告。
1.2、设备因素
检测设备是否满足生产需求,检查每个相关设备仪器是否经过有关部门测量验证。
1.3、工艺因素
检查是否有与之相关的工艺文件以及编制审批程序,同时检查内容的正确性合理性。在进行焊接之前,首先应该依照NB/T 47014―2011《承压设备焊接工艺评定》标准做好焊接工艺评定工作,同时编制焊接工艺规程。法兰、螺栓、钢板以及焊缝检查需要制定无损检测工艺书,其中包括的主要内容有确定检测方法、检测比例、验收标准以及合格级别等。
筒节同法兰之间进行组装、筒节的组装、门框的装配等都需要制定与之相关的组装工艺文件,其中主要内容组装时机、组装顺序、检验要求以及内容等。防腐之前需要确定好防腐等级、总干膜厚度要求、施工方法以及检测方法等等。
1.4、材料因素
检查钢板的质量证书和检验报告。锻造法兰必须符合NB/T 47008 - 2010“轴承压力设备碳钢和合金钢锻造标准”的要求。钢板拼焊法兰,法术焊缝不超过6块,检查法兰的质量证书、检验报告和几何尺寸加工精度、锻造法兰也应该检查其热处理报告。M20之上的高强度螺栓每批必须有第三方检查机械性能检测报告,并审查是否组织编写了力学性能检验项目。根据力学性能检验项目按GB/T 3098―2010《紧固件机械性能》系列标准执行。同时检查好焊材牌号、质量证明文件等等,并且检查好油漆材料牌号、颜色以及质量证明文件等。
1.5、环境因素
施工条件同工艺文件要求不相符合时,需要重新进行试验以及工艺评定,一旦发现其车间布局出现问题比如说交叉作业,需要第一时间通知相关方进行整改。
2、风电塔架制造过程之中的控制措施
2.1、原材料的选择
必须选用经过炉外精炼和真空脱气的钢锭或圆坯,决不能选用连铸板坯。
钢水在冷却凝固时,体积要收缩,最后凝固部分会因为得不到液态金属的补充而形成空洞状缺陷。大而集中的空洞称为缩孔,细而分散的空隙则称为疏松,它们一般位于钢锭中心最后凝固的部分,其内壁粗糙,周围多伴有许多杂质和细小气孔。
法兰产品的锻造流程为:可以加热墩粗(压下)冲孔碾环。钢材在进行加热锻造过程中,疏松在相应程度可获得一定程度的提升;然而若之前钢锭的疏松较为严重或者是其压缩比(压缩比必须大于 6)不足,则在热加工后疏松仍会存在,相应的疏松部析出的夹杂物即便经过热加工也无法去除。由于钢锭和圆坯的疏松部位集中在中心部位,在热加工过程之中应该经过冲孔工序方可将疏松部位全部去除。需要注意的是:钢锭以及连铸圆坯的区别是钢锭的中心收缩较连铸圆坯小,连铸圆坯只要中心去除的冲芯高出Φ280mm,就可以把收缩带除掉,因此,当前世界环形锻件原材料普遍使用连铸圆坯。然而锻造轴类锻件如果中心不去除冲芯,那么连铸圆坯通常是不能使用的。
2.2、焊缝检验
焊缝外观检查,用肉眼或低于10倍放大镜检查。质量要求:l)所有对接焊缝、法兰与筒体角焊缝为全焊透焊缝,焊缝外形尺寸应符合图纸和工艺要求;2)焊缝与母材应圆滑过渡,焊接接头的焊缝余高不超过3mm;3)焊缝不允许有裂纹、夹渣、气孔、漏焊、烧穿和未熔合等缺陷;4)咬边深度不超过lmm,且连续长度不大于100mm;焊缝和热影响区表面不得有裂纹,气孔,夹渣,未熔合及低于焊缝高度的弧坑;熔渣,毛刺等应清除干净;焊缝外形尺寸超出规定值时,应进行修磨,允许局部补焊,返修后应合格;对于无具体要求的,按相关规定执行。
无损检测,无损检测通常包括有超声波探伤、磁粉探伤、射线探伤以及渗透探伤等等,而在焊缝外观检验合格之后而进行,检测方法以及质量要求应该依照DB62/1938―2010《风电塔架制造安装检验验收规范》附录A((风电塔架无损检测规程》执行;全部的筒体纵、环焊缝及门框焊缝应该做好无损检测。法兰以及筒节的T型焊缝接头处均布片射线探伤,任何一个T型接头射线探伤都应放置布片两张,纵缝环缝位置各一张,每张检测的有效长度不小于250mm,每张底片均能清晰的反映T型接头部位焊缝情况。经射线或超声检测的焊接接头,如有不允许的缺陷,应在缺陷清除后进行补焊,并对该部位采用原检测方法重新检查直至合格。进行局部探伤的焊接接头,一旦出现有不被允许的缺陷时,则应该在该缺陷两端的延伸部位增加检查长度,增加的长度为该焊接接头长度的10%,且不小于25Omm,若仍有不允许缺陷时,同时对该焊缝进行100%检测。
2.3、探伤质量控制
塔架焊缝不仅仅需要在焊接之上对其进行严格要求,同时在探伤之上的要求也比较严格,在探伤质量控制上需要采取相应措施。首先,超探伤使用双侧探伤;射线探伤处因为结构有限制,调整好焦聚、做好补偿以保证成片率;其次,法兰筒节的几何焊缝结构比较特殊,超探准确性会受到一定的影响,可以使用超探加射线探伤的方法来进行质量控制;最后,环向焊缝因板材厚度的不同,促使超探准确率产生一定变化,所以,一方面应该使用全新的探伤方法试验,另一方面使用射线探伤来作保证超探准确率;而厚度差异比较大的部位(如:门框与筒节环缝的T型接头处)射线探伤就会受到一定的影响。那么就应该使用一些较为特殊的方法。
结束语:
尽管我国在风电设备制造方面取得了较大进展,并初步做到可以立足国内制造,但是对于风电塔架制造过程中存在的问题应对措施仍显单一,仍有较长的路要走,只有依托科技,不断创新,才能取得更大的发展空间,立足国际。
参考文献:
[1]张国良.北方重工风机塔架制造项目质量管理研究[D].大连理工大学,2012.
[2]郑天群.风电塔架设备监理的标准化[J].设备监理,2013,04:15-17+19.
关键词:焊接专业;工程实践;国际焊接工程师;职业培训
作者简介:李美艳(1982-),女,山东龙口人,中国石油大学(华东)机电工程学院,讲师;韩彬(1973-),男,山东东营人,中国石油大学(华东)机电工程学院,副教授。(山东 青岛 266580)
基金项目:本文系山东省教学改革重点项目(项目编号:2012018)、中国石油大学(华东)青年教师教学改革项目(项目编号:QN201318)的研究成果。
中图分类号:G642.423 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2013)28-0151-01
一、焊接专业的发展
焊接是通过加热、加压或两者并用使同性或异性两工件产生原子间结合的加工工艺和联接方式。焊接应用广泛,既可用于金属也可用于非金属。石油石化行业中,管道连接、压力容器以及钻采装备的制造等都离不开焊接技术。并且,随着石油钻采向海洋以及深海领域的发展,对焊接质量要求更为苛刻,迫切需要开发更加先进的焊接技术和设备。
高校传统的焊接专业培养模式源于苏联,以培养工程技术专门人才为主,我国最早于1952年在哈尔滨工业大学建立焊接专业,随后天津大学、清华大学等也纷纷建立了焊接专业。为适应通才教育的需要,1998年全国近百所高校把焊接专业与铸造、锻压合并为材料成型及控制(以下简称“材控”)专业。自专业合并改革后,部分焊接课程内容的压缩和实践教学学时的缩短,对国内焊接技术人才的培养产生了极大的冲击。[1]以石油院校为例,材控专业的毕业生踏入工作岗位后,很难短时间内适应实际生产中的技术要求。因此,将专业基础教育与工程培训相结合,来提高学生的工程实训能力是现阶段高校培养焊接技术人员的主流方向。
我国石油院校材控专业主要是突出焊接工程领域相关知识和实践技能的培养,使本专业学生毕业后能在石油、石化以及航空、航天、船舶、汽车、机械等相关行业从事焊接工艺设计及评定、焊接质量检测、生产技术管理及科研等方面的工作。以中国石油大学(华东)为例,2013版材控专业本科培养方案中,更加强调焊接基础理论、焊接工艺、焊接材料、焊接结构以及焊接生产等专业知识,对学生的工程实践能力提出了更高要求。
二、石油院校焊接专业工程实践教学的必要性
焊接专业特别强调综合工程实践能力,尤其是作为一名焊接技术人员,不仅应具有一定的工程应用意识和扎实的基础理论,还应该掌握焊接冶金原理、焊接工艺、焊接设备、焊接应力与变形控制以及质量检测等方面的专业知识。并且应具有一定的焊接工程实践应用能力,能够在该领域从事设计制造、技术开发、生产及经营管理等工作,解决生产一线的实际问题。目前,各高校在本科教学中主要是以课堂讲授为主,由于每位教师讲授风格不一,这种单一的教学方式无法体现教师的主观创造性和学生的学习积极性。尤其是当前高校以“90后”学生为主体,课堂“猛灌式”教学显然无法满足学生对专业知识的求知探索欲望,以及实际生产对学生综合实践能力的要求,因此迫切需要加强工程实践教学进度。
对于国内多数高校的焊接方向(专业)或材控专业,虽然综合实训、认识实习、生产实习、课程设计和毕业设计(论文)等环节已经被设置在本科培养方案中,但在实施过程中仍存在诸多问题。首先,部分学校或教师对实践教学的主观认识不足,且重视程度不够。其次,开展校外实习实践难度较大,目前很多企业单位不愿意接收高校学生开展参观实习,高校联系实习单位和实习基地途径受限。最后,校外实习成本较高也是阻碍实践教学发展的一个很重要的因素。此外,工程技术背景是高校焊接方向(专业)实践教学环节顺利开展的保障,而目前部分高校尚缺乏这一条件,致使学生实践环节不足、实际应用能力差,与社会需求有较大的偏差,缺乏竞争力。[2]因此,高校在培养焊接专业人才的过程中,不但要注重基础理论知识、专业知识和基本技能的培养,还应加强工程实践教学环节,提升学生专业技能。
国际焊接工程师(International Welding Engineer,简称IWE)是ISO14731国际标准中所规定的最高层次的焊接技术人员和质量监督人员,是焊接相关企业获得国际产品质量认证的要素之一,对焊接企业的产品认证、参与国际经济竞争起到重要作用,对焊接技术人员资格在世界范围内相互认可的趋势起到积极的推动作用。哈尔滨工业大学、南京工程学院、南昌航空航天大学等全国20多所高校先后在本科生教学中引入国际焊接工程师培训认证,[3]推动了工程实践能力的培养。实践证明,基于IWE培训认证的工程实践教学在拓宽学生就业渠道、提高就业竞争力方面,具有良好的效果。
三、工程实践教学与国际焊接工程师培训相结合的优势
石油石化行业装置和设备多属于高温、高压、强腐蚀介质范畴,尤其是压力容器,要求具有较高的焊接质量要求,这就对我国石油院校材控专业学生的焊接专业技能提出了更高的要求。
国际焊接工程师培训采用德国的培训模式,培训内容包括理论和实践两部分。理论部分主要包括焊接行业的现行国际标准(ISO)、德国标准(DIN)、欧洲标准(EN)、部分国家标准(GB)以及有关焊接材料、工艺、结构和生产四部分内容;实践部分主要关于气焊、气割、手工电弧焊、气体保护焊的实际操作。[4-6]将工程实践教学与在校本科生国际焊接工程师培训相结合具有以下优势:
第一,从具体的操作层面上去探讨材控专业教学模式的变革,构建“学历学位教育+职业资格认证”的人才培养模式,积极探索理论教育与就业前培训相结合、专业教育与工程教育相结合的教学改革模式,这是石油院校焊接人才培养中最基本、最直接和最核心的问题。
第二,通过实践教学与IWE培训教学体系相结合,培养专业知识扎实、工程实践能力强且能够适应企业需求的优秀大学生。同时,有助于促进材控专业学生的科技创新能力、创业能力的进一步提高。
第三,积极探索符合石油院校材控专业的IWE培训体系,结合本专业课程设置,调整和改进IWE课程培训内容及进度安排,使课堂与实践中的各个要素得到有机重组。
第四,以此为契机,促进“双师型”教师队伍建设,提高材控专业教师的工程训练和实践水平,建设一支专业知识扎实、工程实践经验丰富、工程能力强的高素质师资队伍。
第五,在原有焊接实验室建设的基础上,加强与工程训练中心的有机结合,切实有效的促进焊接专业实践教学的开展。
第六,通过IWE认证体系引入到石油院校材控专业在校学生的本科培养过程中,有助于拓展大学生的国际化视野,培育高素质应用型人才。
综上所述,材控专业学生在校期间参加国际焊接工程师培训,既能取得毕业证、学位证,毕业时又可取得IWE证书。不仅提高了自身专业能力和素质,而且拓宽了就业渠道,在二次就业中拥有了更多的机会。[3,7]但同时,国际焊接工程师培训作为与国际接轨的前沿职业培训,时刻面临着经济时代的挑战。作为高校教育教学改革的主体力量,学校和教师都应积极发挥主观能动性,以国际焊接工程师培训为契机,做好材控专业学生实践能力培养工作。
参考文献:
[1]初雅杰,王章忠,李晓泉,等.焊接技术与工程专业实践教学同国际焊接工程师培训的结合[J].中国冶金教育,2011,(6):44-47.
[2]赵洪运.国际焊接工程师培训的思考与探讨[J].成人教育,2011,(9):49-50.
[3]常凤华,张岩.国际焊接工程师培训与高校工程化人才的培养[J].电焊机,2009,39(3):14-16.
[4]钱强.国际资质焊接人员培训规程及实施[J].焊接,2004,(9):33-36.
[5]韩佳泉,常凤华.从焊接人员的国际认证解读工程教育和工程师资格国际互认的意义[J].黑龙江电力,2006,(12):401-403.
论文关键词:蒸汽管网,施工,管理
蒸汽管网输送的介质主要是高温气体,气温高、压力大、一旦泄露、危害极大。因此在在施工过程中,每条管道都要严格把关,按照作业程序有步骤、有计划地安装,才能确保工程安装质量和达到压力管道安装验收标准。
二 施工方法及技术要求;
1、施工前准备:
由于蒸汽管路承温较高(200℃)以上,直径较大,管路长,经过地域广,起伏变化大,因此,在施工前,施工单位、设计人员、监理、建设单位,认真考察现场,根据每段管路的特点,制定了切实可行的施工方案,把握好设计意图,全面地做好技术交底工作,组织全体施工人员贯彻有关施工工艺、安装质量要求,做好施工用工器具、材料计划,施工过程专用运输、起吊工具索具;按设计要求,拆除管路施工中障碍物,管子焊前坡口处理工作,并按要求进行刷高温防锈漆等。
1.1 材料 所有管材、管件、阀门及焊材均应严格按照设计文件要求的规格、材质等级选用,各种材料必须有质量证明书和出厂合格证。入库材料应分类摆放,并进行材料标识和检验、试验状态标识等。
1.2 施工机具设备 由项目部依据工业管道安装施工需要进行配置,机具设备使用计划应纳入工业管道安装施工组织方案。
1.3 施工技术准备 管道工程安装之前必须进行施工图纸会审和设计交底。必须编制施工技术方案和专项施工作业计划,并向施工人员进行施工技术交底。
2、施工方法;
蒸汽管道安装顺序 蒸汽管道应执行先地下管道,后地上管道,先大管后小管,先高压管后低压管,先不锈钢管后碳素钢管,先夹套管后单体管的安装顺序原则。
2.1 施工工艺流程 蒸汽管道安装前,要绘制施工工艺流程图,有步骤、有计划地施工,才能达到满足质量和工期的目的。
2.2 施工工艺要求 蒸汽管道必须按照施工技术方案和管段施工图的规定要求进行安装。安装前应对管材和管件进行清理、检查和调试。必须逐件清除管道组成部件内部的砂土、铁屑、熔渣及其它杂物。对接焊缝用100 %射线照相进行检验。按照设计或规范,应对管道支架、吊架及导向支架进行检查、调试和编号。固定和滑动支架及管托一定要区分开,按要求进行焊接。
2.3 管道与管道对接安装 管道与管道管口对接需符合规范要求。管口组对时应在距管口中心200mm 处测量平直度,当管子DN 小于100mm 时,允许偏差为1mm ;当管子DN 不小于100mm 时,允许偏差不得大于10mm。管口焊接应执行焊接工艺规范,管道安装的允许偏差应按照设计规范执行。
2.4 法兰组对与安装 法兰组对前,应检查法兰密封面及密封垫片,不得有影响密封性能的划痕、斑点等缺陷。法兰连接应使用同一规格的螺栓,螺栓安装方向要一致。在直立管道上安装单头螺栓时,单头螺栓的头部宜在法兰的上方。螺母紧固应与法兰紧贴,不得有楔缝。需要加垫圈时,每个螺栓不应超过1 个。紧固后的螺母与螺栓端面宜齐平。
2.5 阀门与补偿器试验与安装
2.5.1 阀门试验与安装
阀门安装之前,应按设计文件核对其型号、规格及技术要求,然后进行试验或检查。特别是蒸汽管网中的高、中压阀门要做压力试验。阀门检验要有独立的作业场地,主要机具设备要齐全。阀门在安装前,要根据阀门的结构形式与管道介质,确定其安装方向及阀杆方向。当阀门与管道以法兰或螺纹方式连接时,阀门应在关闭状态下安装。当阀门与管道以焊接方式连接时,阀门应在开启状态下安装,焊接宜采用氩弧焊打底。
2.5.2 管道补偿器安装
工程中采用的管道补偿器多为平面铰链波纹管补偿器,安装时应按设计文件进行预拉伸试验。预拉伸受力应均匀,预拉后应临时固定,待管道安装固定后再拆除临时固定装置。补偿器应与管道同轴不得偏斜,严禁用补偿器来调整管道的安装偏差。
3、管路的冲(吹)洗试压:
3.1 试压准备
压力管道进行压力试验前,必须编制试压技术方案或试压技术措施,并绘制试压流程图。检查所用压力表的等级不低于1.5级,压力表的量程应为试验压力的1.5-2倍并检验合格,压力表的数量不少于两块。
3.2 试压条件
(1) 压力管道压力试验前,对施工完成管道全面检查,如:支架、吊架、导向支架、管托、仪表、阀门、补偿器等。
(2) 压力管道试压范围内管道每个焊点质量都必须合格,热处理及无损检测工作全面结束。
(3) 为了压力管道检测,漏点、管口对接点暂时不要防腐或涂漆,待试压完成后再做防腐处理。
(4)管道试压前,要对试压系统范围内管道安装工程、组织工序质量检验和工序交接。包括:管件、管道、焊材的质量证明文件;阀门、管件、试验记录、管道焊接工作记录,无损检测报告及检测位置图,设计变更及材料代用文件等。
(5) 管道试压前,组织试压人员、质量检查人员和安全监督人员进行试压作业技术交底和试压技术交底,最后形成书面材料。
3.3 升压要求
采用液体介质进行试压时,应缓慢升压至试验压力,采用气体介质进行试压时,应逐步缓慢升压,当压力升至试验压力的50 %时,如未发现异常或泄漏,可继续按试验压力的10 %逐级升压,并每级稳压3min ,直至升至试验压力。液体、气体稳压均为10min ,然后检查各个焊口、阀门、法兰、补偿器等(以发泡剂检验) ,不泄漏、不冒泡为合格,如有漏点,需要焊补时,必须泄压后才能进行。
在试压过程中,一定要分段合理,逐步按等级升压,、并应分段专人巡视、记录,异常情况及时汇报,以防损坏伸缩节、管路伸长后,推翻支架出现机械、人身安全事故。
暖管时各疏水器、阀全部升启,各伸缩器处做好原始标记,并留专人检查做好记录,然后进行每段管路的暖管,温度应缓慢升高暖管初始温度150℃左右,暖管时间应不小于1小时;在暖管过程中应随着温度的升高做好伸缩节的伸缩记录,并从始端沿途检查疏水排放情况,暖管至排放口无水,排出蒸汽为干蒸汽(无白色)此段汽管已暖管结束,关闭该处盲管阀或疏水阀,由始向终至各锅炉房,此时暖管结束,本工程暖管经验,在暖管时,进汽阀门一定要慢慢开启,升压不宜过快。是在充分暖管后进行的,冲管时逐步增加蒸汽量,测试至靶子上白纸无黑点、油污为合格,吹洗合格后停汽,与热交换站蒸汽管路碰头,再进行暖管送汽,然后逐步升压至设计压力,观察其运行,一切正常后,工程结束。
三 结束语:
压力管道安装是一项非常重要的工程,在安装过程中的各个方面,各道工序都要认真把好质量关,才能确保蒸汽管道安全运行。
参考文献:
[1]王赫 建筑工程事故处理手册[M] 北京 中国建筑工业出版社 2002
[2]建筑施工手册 北京 中国建筑工业出版社2004
[3]GB50236 - 1998. 现场设备. 工业管道焊接工程施工及验收规范.
[4]国家质量技术监督局. 压力容器安全技术监察规程. 北京:中国劳动社会保障出版社,1999.
论文摘要:三峡电站左岸1#~10#坝段压力钢管直径12.4m,材质分别为60kgf/mm2级高强度低合金调质钢和16MnR钢,具有管径大、管壁厚、技术要求高等特点。钢管在制作、运输、吊装、安装及焊接等工序中均采用了一些新的工艺,对各施工工序进行全过程控制,保证了三峡左岸压力钢管的制作安装质量。为大直径压力钢管的施工积累了经验。
1、概述:
三峡二期工程左岸厂房坝段A标段共有10个机组进水口,每个进水口分别设置有1条引水压力钢管,机组采用单机单管供水方式。引水钢管设计直径12.4m,最大设计内水压力1.4MPa,是目前世界上管径最大的引水压力钢管,结构形式为钢衬钢筋砼联合受力,布置上顺水流分为坝内段、坝后背管段及下水平段,桩号自20+024.172至20+118.00,中心轴线安装高程EL113.584~EL57.000m,坝内段(上斜直段)材质为16MnR,板厚26mm,坝后背管由上弯段、斜直段、下弯段组成,上弯段、斜直段材质为16MnR,板厚28~34mm,下弯、下水平段材质为60kgf/mm2级高强度调质钢,板厚34~60mm。1#~6#坝段压力钢管在下水平段设置弹性垫层管,其单条钢管的轴线长120.122m,工程量1446t;7#~10#坝段压力钢管在下水平段设置套筒式伸缩节,其单条钢管的轴线长112.852m,工程量1278t;1#~10#坝段工程量总计13788t。
2、引水管道与相关建筑物的关系:
2.1与大坝砼施工的关系:
因各坝段基岩高程不等,左厂1#~6#坝段部分背管予留槽采用开挖形式,左厂7#~10#坝段背管予留槽采用砼浇筑而成。坝内埋管段随大坝砼上升同步形成,当相应的坝块浇筑至钢管安装高程并有7天以上龄期,两侧非钢管坝段上升至高程110m以上,方可进行该部分钢管安装。
2.2与付厂房的关系:
引水管道的下弯段和下水平段布置于付厂房下部,当钢管坝段管边予留槽形成,两侧非钢管坝段达到高程82m以后,进行下部水平段钢管的安装,并从下弯段逐节向上安装。
2.3与坝体纵缝灌浆的关系:
由于坝体纵向分缝,管道予留槽跨越1~2道纵缝,钢管的安装待相应的纵缝灌浆完成至钢管安装高程以上,再进行钢管的安装。
2.4与予留槽的关系:
在安装之前,土建施工准备工作必须全部完成,在钢管安装结束后,进行管道的砼回填浇筑。
3、压力钢管的制作:
3.1钢管制作材料
3.1.1母材
用于钢管制造的所有钢材应符合设计技术要求和施工图的规定,钢管母材16MnR和60kgf/mm2高强钢出厂前在钢厂内按《压力容器用钢板超声波探伤》(ZBJ74003-88)100%探伤,每批钢板应有出厂合格证,母材的化学成份及性能应满足以下要求:
(1)16MnR钢板化学成份(%)
C
Si
Mn
P
S
Ni
Cr
Mo
≤0.02
0.20~0.60
1.20~1.60
≤0.035
≤0.035
(2)16MnR钢板机械性能
试样
规格
取样
位置
σs
(kg/mm2)
σb
(kg/mm2)
δs(%)
冷弯性能d=3a 180°
低温冲击韧性
VE—20℃J
按国标
横向
31
50~65
≥19
完好
≥27
(3)60kgf/mm2高强钢化学成份(%)
C
Si
Mn
P
S
Ni
Cr
Mo
≤0.09
0.15~0.30
1.0~1.6
≤0.030
≤0.030
≤0.60
≤0.30
≤0.30
(5)碳当量:
16MnR低于0.4%;60kgf/mm2高强钢低于0.42%。
(6)焊缝及热影响区硬度值:
16MnR低于300HV;60kgf/mm2高强钢低于350HV。
所有用于制造钢管的母材,到货后按《ZBJ74003-88》规定的Ⅲ级质量检验标准对钢板进行超声抽检,抽检数量为10%。
16MnR钢板为国产板。60kgf/mm2级高强度调质钢由日本进口,其中,1~6#机采用日本NKK公司生产的610U2钢板;7~10#机采用日本住友金属生产的610F钢板。
3.1.2焊接材料
16MnR钢板:手工焊采用大西洋产CHE507电焊条;埋弧自动焊采用H10MnSi焊丝;实芯焊丝脉冲电源全自动富氩保护焊采用CHW-50C6SM焊丝。
60kgf/mm2级高强钢:手工焊采用大西洋产CHE62CFLH电焊条;实芯焊丝脉冲电源全自动富氩保护焊采用ZO-60焊丝。
以上所采用的焊接材料均经过焊接工艺评定确定。
3.2钢管的制作工艺
3.2.1钢管排料、划线
根据设计图纸要求,先对钢板进行排料,绘制排料图,然后按排料图进行钢板划线,划线极限偏差应满足表⑴的要求:
排料时纵缝的布置与钢管横断面水平轴和垂直轴的夹角应大于10°,相应弧长应大于1100mm。
钢板划线后应分别标出钢管分段、分节、分块的编号、水流方向、水平和垂直中心线、灌浆孔位置、坡口角度以及切割线等符号。16MnR钢可用钢印、油漆和冲眼标记。高强钢严禁用锯或凿子、钢印作标记,不得在卷板外侧表面打冲眼;在卷板内侧表面用于校核划线准确性和卷板后的外侧表面允许有轻微的冲眼标记。
3.2.2钢板切割、加工坡口
钢板采用自动、半自动氧-乙炔火焰切割或数控切割机割去多余部分。纵缝和直管段环缝坡口用12m刨边机加工;弯管段环缝坡口用数控切割机加工,坡口加工后的尺寸应附合图样及规范的要求。
3.2.3钢板卷制
钢板端头预弯完成后,进行瓦片卷制,卷制方向应和钢板压延方向一致,钢板经多次卷制,检查达到设计弧度;瓦片卷制成型后,以自由状态立于组圆平台,用2.2m样板检查弧度,样板与瓦片的极限间隙应小于2.5mm。
3.2.4瓦片组园、焊接、调圆
将组成管节的三张瓦片立于组圆平台,利用自制专门的拉对、压缝工装进行组圆,最后一条纵缝调整后应满足设计周长要求,同时检查各项性能指标,组圆后管内壁加临时支撑增加刚性,然后进行钢管纵缝的焊接,焊接应严格按照焊接工艺指导书确定的焊接方法及焊接参数执行。纵缝焊接完成,吊到调圆平台,用头部带有液压千斤顶的米字支撑调圆,钢管调圆后,各项指标应符合表⑵要求:
3.2.5上加劲环、支腿、吊耳等附件
加劲环由1/20法兰组成,下料用半自动氧-乙炔切割机或数控切割机切割,加劲环及止水环的内圈弧度用1.5m样板抽查,间隙小于2.5mm,与钢管外壁的局部间隙应严格控制,不应大于3mm,以免焊接引起管壁局部变形,直管段的加劲环组装的极限偏差应符合表⑶的要求:
加劲环、止水环的对接焊缝应与钢管纵缝错开100mm以上。
4、钢管的运输与吊装:
4.1钢管的厂内吊装
钢管在制造厂内摞节组装成安装单元,最大安装单元的重量约80t,钢管厂内吊装一般采用厂内布置的60t门机起吊,但当吊装节重量超过60t时,采用60t门机与50t汽车吊联合吊装。
4.2钢管的运输
为三峡压力钢管的运输,专门配置有100t平板拖车,拖车外形尺寸(长×宽×高)为16.93m×3.5m×2.05m,拖板有效长度13.5m。考虑到三峡压力钢管的大直径,在不破环拖车拖板的情况下,设计制作了压力钢管专用运输托架,为减少对道路交通的影响,运输托架的四个支撑臂均采用可折叠形式。
钢管从组节平台上吊至拖车上后,用钢丝绳及3t或5t倒链固定。
4.3钢管的吊装
左岸电站引水压力钢管吊装方法汇总
序号
机组号
管节号
采用手段
备注
1
1~4#机
G1~G6
坝前EL.90平台的2#MQ2000门机
其中3#、4#机的G68、G69、G70管节采用300履带吊进行安装。
G7~G15
EL.120栈桥MQ2000门机
G16~G28
EL.120栈桥MQ2000门机和EL.82栈桥MQ6000门机双机抬吊
G29~G42
EL.120栈桥MQ2000门机或EL.82栈桥MQ6000门机
G43~G57
EL.120栈桥MQ2000门机和EL.82栈桥MQ6000门机双机抬吊
G58~G70
EL.82栈桥MQ6000门机
2
5~10#
机
G1~G6
两台缆机抬吊
G7~G15
EL.120栈桥MQ2000门机
G16~G28
EL.120栈桥MQ2000门机和EL.82栈桥MQ6000门机双机抬吊
G29~G42
EL.120栈桥MQ2000门机或EL.82栈桥MQ6000门机
G43~G57
EL.120栈桥MQ2000门机和EL.82栈桥MQ6000门机双机抬吊
G58~G70
EL.82栈桥MQ6000门机
钢管编号:从钢管进口开始,顺水流依次进行制作管节编号。
5、压力钢管的调整与压缝:
5.1根据钢管始装节位置,放出始装节里程、桩号及轴线位置,利用所放基准点,在始装节上游位置设置定位档板,用来控制其里程。
5.2钢管吊至轨道上,下准线对准基准点轴线,根据基准点对钢管里程、高程、轴线进行调整,其误差值管中心±5mm,里程偏差±5mm,垂直度3mm。复测合格后进行加固。
5.3为防止钢管在加固过程中造成位移,钢管加固采用对称加固,支撑先与锚筋焊接,然后支撑与钢管加劲环焊接。
5.4始装节验收后,进行第二节钢管安装调整,并进行环缝的压缝。钢管压缝采用压码与压缝工装进行压缝。
6、压力钢管的焊接与高强钢焊缝的消应:
6.1焊接
6.1.1焊缝分类
(1)一类焊缝:钢管纵缝,厂房内明管环缝,凑合节合拢环缝。
(2)二类焊缝:钢管环缝,加劲环、止推环、止水环对接焊缝及止推环组合焊缝。
(3)三类焊缝:不属于一、二类的其他焊缝。
6.1.2定位焊
对需要预热的60kgf/mm2级高强钢,定位焊时应以焊缝处为中心,至少应在150mm范围内进行预热,预热温度较正缝温度高出20-30℃,定位焊时,应将其焊在后焊侧坡口内,后焊坡口侧焊前用碳弧气刨刨背缝时必须清除定位焊,定位焊长度为60mm,间距为300mm,厚度6mm。
6.1.3焊接工艺
(1)对于60kgf/mm2级高强钢,焊前应用远红外线履带式加热片进行预热,预热温度60mm钢板为100-150℃,34mm钢板为80-120℃。
(2)焊接时先焊坡口内侧,采用分段退步法焊接(环缝由12名或10名焊工同时施焊)。焊接时的层间温度不低于预热温度,不高于230℃。
(3)双面焊的焊缝,一侧焊完后,对焊后焊缝进行预热,预热温度与(1)同,另一侧用碳弧气刨清根,手工电弧焊时,第一道焊缝应完全除去。碳弧气刨清根后应修磨刨槽除去渗碳层,并进行施焊;焊后将温度加至150℃-200℃,保温1h。
(4)高强钢施焊时,为有效的控制好焊接线能量,要求手弧焊用Φ4.0mm焊条焊接时,其焊接长度>90mm;用Φ3.2mm焊条焊接时,其焊接长度>70mm。焊道宽度超过12mm时,需进行分道,每层焊缝厚度不超过4mm。
(5)焊接参数
压力钢管手工焊焊接工艺参数表
材质
焊接
位置
焊条直径
(mm)
焊接参数
电流(A)
电压(V)
焊接速度(mm/s)
610U2
或
610F
平焊
Φ3.2
100~130
23~28
1.2~2.5
Φ4.0
140~180
23~28
1.4~3.0
立焊
Φ3.2
90~120
23~25
1.0~2.0
Φ4.0
130~160
23~26
1.3~2.5
横焊
Φ3.2
90~120
23~25
1.2~2.0
Φ4.0
130~170
23~28
1.3~3.0
仰焊
Φ3.2
90~120
23~25
1.0~2.0
Φ4.0
130~160
23~26
1.3~2.5
16MnR
平焊
Φ3.2
100~140
23~26
1.0~2.5
Φ4.0
140~180
23~30
1.3~3.0
立焊
Φ3.2
90~130
23~25
1.0~2.0
Φ4.0
130~160
23~28
1.2~2.5
横焊
Φ3.2
100~135
23~26
1.0~2.5
Φ4.0
135~170
23~30
1.3~3.0
仰焊
Φ3.2
90~130
23~26
1.0~2.0
Φ4.0
130~160
23~26
1.2~2.5
压力钢管富氩气体保护脉冲电源自动焊焊接工艺参数表
材质
焊接
位置
焊丝
直径
(mm)
焊接参数
电流
(A)
电压
(V)
焊接速度
(mm/s)
气体流量
(L/min)
气体比例
16MnR
或
Q345C
立焊
Φ1.2
110~150
20~24
1.4~1.8
16~20
Ar(80~85%)
CO2(20~15%)
横焊
Φ1.2
110~150
20~26
2.0~3.5
16~20
610U2
或
610F
立焊
Φ1.2
110~141
21~24
1.0~1.65
16~20
Ar(80~85%)
CO2(20~15%)
6.1.4焊缝检验
(1)所有焊缝均应进行外观检查,外观质量应符合DL5017-93规范表6.4.1的规定,无损探伤应在焊接完成24h后进行。
(2)超声波探伤按GB11345-89《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果的分级》标准评定:一类焊缝BⅠ级合格;二类焊缝BⅡ级合格。
(3)射线探伤按GB3323-89《钢熔化焊对接接头射线照相和质量分级》标准评定:一类焊缝Ⅱ级合格;二类焊缝Ⅲ级合格。
(4)检查比例:
埋管及钢衬管:一类焊缝用超声波探伤100%,用X射线复检长度为该条焊缝的5%;二类焊缝用超声波探伤50%,当超声波探伤有可疑波形而不能准确判断时,用X射线透照进行复检。
明管部位:一类焊缝用超声波探伤100%,用X射线透照50%以上,着重在丁字型接头附近的超声波探伤发现的可疑点部位;磁粉探伤30%;二类焊缝用超声波探伤检验100%,用X射线透照10%,当超声波探伤有可疑波形而不能准确判断时,用X射线透照进行复检。
(5)焊缝修补
焊缝缺陷必须彻底清除,不允许有毛刺和凹痕,坡口底部应圆滑过渡,碳弧气刨槽应磨去渗碳层,并进行渗透探伤或磁粉探伤,焊接工艺要求与正式焊缝(Ⅰ、Ⅱ类)相同。
焊接修补所采用的焊接材料、道间温度、焊接线能量等和原焊缝相同,修补时要严格监控线能量、预热温度及层间温度。
6.2高强钢焊缝残余应力的消除
根据设计技术要求,60kgf/mm2级高强度低合金调质钢板厚53~60mm的钢管纵缝、环缝以及止推环角焊缝均应进行焊缝残余应力消除。消应技术指标按两个50%要求:残余应力降低50%;最大残余应力不高于σs的50%即269MPa。
目前,消除焊缝残余应力主要有以下几种方法:振动法、热处理法、爆炸法、锤击法。根据以往施工经验及三峡工程的特点,并进行爆炸法消除残余应力的工艺试验,试验结果表明,爆炸法消应效果能满足设计要求,故最终我们选择了爆炸法消除焊缝残余应力。
7、压力钢管的防腐:
7.1表面预处理
采用喷射除锈,内壁表面清洁度达到Sa2.5级标准,外壁表面达到Sa2级标准,使用照片目视对照评定。除锈后,表面粗糙度数值达到50~90μm,用表面粗糙度专用检测量具或比较样块检测。
7.2涂料涂装
钢管内壁采用高压无气喷涂工艺,底漆为无机富锌漆,面漆为厚浆形环氧沥青漆,漆膜厚度不低于450μm。钢管外壁手工涂刷无机改性水泥浆,厚度300μm。
——记工程公司机械制造公司容器制造厂焊工技师高彦
~年的春天如期而至,高彦望着正在吐绿的枝头,33年的工作经历又一次清晰的呈现出来。从一个对电焊一无所知的少年,一步步成长为焊工技师和集团公司的技术能手,他的每一步足迹都留下了辛勤耕耘的汗水。回首往事,高彦心绪平静。
锲而不舍,苦练焊工本领
1970年6月份,16岁的高彦参加工作,分配到大庆炼油厂一营,从此,与电焊结下了一段深深的情缘。1973年,他所在的单位承接了动力站3台锅炉的安装任务,其中的水冷壁管焊接都是成排、间距极小的固定口,必须达到单面焊、双面成型质量标准,而且焊口还要进行拍片检测和100%的通球检验。当时工人的文化素质普遍不高,技术要求远不及现在严格,大部分焊口也不拍片检验,人们仅以焊口是否渗漏、成型是否美观来衡量焊工水平的高低,因此,这样的焊接要求,无疑是向每一名焊工提出了挑战。为了能够尽快提高焊接水平通过考试,~地完成焊接任务,高彦和几名青工利用一台闲置的坡口机,上午加工管件坡口,下午将管件抬到工地,在生产任务紧张,又缺少电焊机情况下,他们就见缝插针,在师傅们休息时间进行练兵。练到一定程度后,他就用气焊割开焊道,不断对钝边的厚雹间隙的大小进行调整,终于摸索出了最佳焊接参数,顺利地通过了考试,使他有机会第一次接触到了射线口。实际操作中,他的焊口全部通过通球检验,射线抽查检测,一次合格率达到了100%。这次施工,使高彦真正认识到了焊接在工业化生产中的重大作用和它的独特性,也令他对电焊产生了浓厚的兴趣。
1975年,高彦参加了化肥厂尿素装置的建设。这套装置的设备为荷兰进口,所有焊工必须通过英国焊接专家的考试,才能上岗操作。由于是第一次与外国专家合作,工程指挥部非常重视,组织了大规模的练兵活动。经过了一段时间的练习,虽然所有焊口的内外成型都十分美观,但是经超声波检测,焊逢局部经常出现气孔。领导们看到这种情况经常摇头,眼神中逐渐留露出无奈和不信任。这种眼神深深地刺痛了高彦,他想:不管你是中国人,还是外国人,只要你是用手工焊的,你能焊好,我就不信我焊不好。
这时,承担化肥厂合成氨装置建设的四化建焊工已经来到现场,正在接受外国专家的考试。得知这一消息后,高彦马上带上一块护目镜,赶到了考试现常经过过细心的观察,发现人家的焊法与自己的有着较大的不同,回来后就模仿练习,收到了非常好的效果。从那以后,高彦经常往返卧龙两地,学习高手的焊接方法。刻苦扎实的练兵,使他掌握了许多焊接要领,技术上有了长足的进步。作为首批迎考焊工,他顺利地通过了外国焊接专家的考试。初尝成功,高彦深深地体会到:要想成为一名优秀的电焊工,就要打破常规,要不断地学习、消化和吸收先进的经验,敢于在失败中总结教训,要有锲而不舍的精神,才能不断的提高技术水平。现场施工中,由于他在工作上严细认真,经外国专家抽检的238道焊口,探伤一次合格率达到100%,并被破例允许,成为工地上未经试件考试,就可参加不锈钢管线焊接的第一人。在这里,高彦认识了英国的焊接专家赖德。这位技艺高超,对工作高度负责的英国人,对他影响非常大。当时,许多人都知道赖德有一个随身携带小笔记本,上面记录了每个焊工的名字。他在高彦名字的后面,郑重地画上了五个“五角星”。他解释说,五星相当于五星上将,在美国只有最好的焊工才能获此殊荣。
荣誉只代表一个人过去的成绩,焊接专家的评价没有成为高彦炫耀的资本,而是转化成了不断努力、继续登攀动力。从那以后,他每焊一道焊口都要比别人多付出2—3倍的汗水,所有经过抽检的焊口,合格率全部达到了100%。同时,高彦还在工余时间,自学了《焊工工艺学》、《钢制压力容器焊接工艺》、《日本焊工培训教材》等理论书籍,先后四次考取了大庆市压力容器、压力管道焊工指导教师证书。
满腔热情,带出过硬群体
1990年末,高彦调入了铆焊车间,主要的工作任务是负责焊工培训,提高车间整体的焊接水平,并配合厂里争取国家三类压力容器制造许可证。当时的铆焊车间,27名焊工中仅有17人持有压力容器焊接操作证,操作项目75项,一些特殊材质和先进的焊接技方法操作证上也是空白,尤其是氩弧焊封底和不锈钢焊接也只有几个人可以操作,但也不够熟练;多数焊工对自己的焊口质量没有把握,返修率较高。面对现状,高彦想:作为一名焊工指导教师,是企业培养了我,我所掌握的技术,不仅属于我个人,更属于企业,我要回报企业的就是释放全部的能量,带出一批更加出色的焊工,让更多的人成为技术上的尖子、行业上的状元。
他在生产相对空闲的时间举办了焊工技术~,毫不保留地把自己掌握的技术和经验传授给了每个人。两个多月的练兵过后,所有焊工的试件经过射线检测,95%达到了2级口以上;全年拍片1万余张,合格率由1990年以前不足90%,提高到了96.5%;半年当中,有三批焊工取得了96项操作项目,车间可操作项目增加到了171项;持证焊工增加到了24人。1992年,原机修厂成功地获得三类压力容器制造许可证,高彦受到了领导的嘉奖。1991年—XX年的12年中,铆焊车间合计拍片133740张,合格率达到97%,节省拍片费用近百万元。数百名焊工经过锻炼,逐步成长为企业发展中的骨干力量。有12人、14次获得总厂技术运动会电焊的前三名;他的徒弟中,1人获得大庆技术比赛电焊第一名、省第四届技术运动会电焊第五名,并荣获省机械行业技术能手称号,晋升为焊工技师;1人被集团公司送到西安交大焊接系学习深造。
成功来自于辛勤汗水的浇灌。铆焊车间的焊接水平实现了一个崭新的跨越,在高彦的组织下,他们不仅成功地完成了乙烯裂解炉16台第一急冷锅炉制造、化肥厂121c换热器修复等多项重要的焊接任务,创造了经济效益,更为企业赢得了信誉,树立了良好的整体形象
。
1994年,原机修厂获得了吉林热电厂两台热网加热器的修复信息。经过激烈的竞争,铆焊车间承接到一台的修复任务,另一台被业主委给了抚顺的一家企业。这次修复的难度主要是异种钢焊接,所有管口都需用全自动钨极氩弧焊完成。但他们只有一台自动焊接和两台手工焊机,难以如期完成任务。高彦认真研究全自动焊机的工作原理,把自动焊机上的参数全部设置到手工焊机上,利用手工氩弧焊机模仿自动焊一脉一送丝工作过程,反复试验,效果极佳,焊接质量不仅全部合格,而且焊道成型和与自动焊接同样美观。这样3台焊机同时施焊,大大提高了焊接速度。看到这样的质量,业主立即将已经委出的另一台换热器运了回来,交给他们来修复。当全部焊接告捷后,吉林热电厂为他们摆宴庆功,该厂的总工程师直率地说,以前都是施工单位请我们喝酒,今天是我们请施工单位,这在我们厂还是第一次,大庆人的质量我们无可挑剔。
永不满足,创新焊接技术
作为一名焊工技师,创新和推广新的焊接方法,提高产品质量和工作效率,降低劳动强度,减轻手工焊有毒烟尘对焊工的伤害,成了高彦长期为之奋斗目标。
1996年,车间承接了17台不锈钢料仓的制造任务,这批料仓直径为2—4.5米,壁厚6-8毫米,手工施焊焊需要三遍,焊工要在有限的作业空间内进行长时间清根打磨。高彦经过认真细心的试验,摸索出了一套最佳焊接参数,不但可以用熔化极焊接,而且对现有的埋弧焊设备稍加改造,完全采用全自动熔化极气体保护焊接,在背面加一衬垫,只需焊接一遍,就能做到单面焊接双面成型的效果,而且成型美观。焊口经过检测,各种机械性能全部合格,100%达到了二级口以上。同时更主要是焊工可以不进入容器内焊接,大大减轻了劳动强度和对人体的伤害,提高焊接效率8倍多。这种方法的成功应用,不但填补了机修厂的焊接史一项空白,而且在国内也是首次应用。之后他又将其撰写成论文,发表在《焊接》杂志上。
万立气柜的预制,需要十几~板拼组焊接,因为钢板厚度只有3毫米,传统焊接方法最大的难题是板材变形、矫正困难,质量很难保证。经过多次试焊,高彦总结出了一套新的方法,利用埋弧焊小车,采取全自动气体保护焊来完成焊接工作。这种方法不用开坡口,留出一定间隙后,在背侧加一铜垫,一次焊接就达到了双面成型的效果,且焊缝成型美观,不需矫正。XX年,高彦在中厚度、大规格的容器制造中,首次成功应用了埋弧自动焊接的新方法,对直径在2—3.4米、壁厚8—14毫米不锈钢容器施焊,不用开坡口,正反各焊一次就可完成。各种机械性能、晶间腐蚀检验全部合格,x光检测一次合格率达到了99%以上,比照传统方法节省焊材30%,提高了工效8—10倍。XX年,他又在车间全面推广了中小直径不锈钢容器背面加衬带的钨极氩弧焊封底焊法,操作简单,合格率高,并可单面焊接,双面成型。现在车间大部分焊工都掌握了这项技术,已经成功地完成了21台不锈钢容器的制造任务。