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分段函数在经济应用数学中是一种常见的函数,往往有很多实际问题可以用分段函数来表达,而在问题的分析过程中常常用到分段函数在分段点的连续性与可导性,这些正是学生感到头疼的问题,本文对分段函数在分段点的一些问题做了些讨论,给出一些新的方法并加以论证。
一、分段函数在分段点的连续性
根据函数在一点连续的定义,即函数在点的领域内有定义,如果,则称在点连续。因此对于分段函数判断在分段点的连续性必须三步完成:①判断分段点处是否有定义:②判断在分段点处的极限是否存在:③判断极限是否等于该点函数值。
例1:讨论分段函数:
在处的连续性。
解:,而:
因此,所以函数在处的连续性。
例2:设函数:
试研究在处的连续性。
解:
所以在处不连续。
而当时分段函数在某一区间内一点时,则在处的连续性问题成为初等函数的连续性问题,即由初等函数在其定义区间内都是连续的知在处连续。
二、分段函数在分段点的可导性
任何一本高等数学教材在给出了定义之后,都给出了可导的必要条件,即“可导必连续,但连续不一定可导。”这一条件的另一说法是:在一点不连续一定在该点不可导。
因此,对于分段函数,讨论它在分段点处的可导性一般分为两步:
1.若在点不连续,则它在点一定不可导;
例如:
讨论是否存在。
因为;而,,所以函数在在不连续。故可知不存在。
2.若在点连续,且在点的左、右导数都存在且相等,则在点可导。
对于这种情形左、右导数用定义一般可计算。
设,求。
解:
由于=1,所以=1。
其实对于第二步中,若函数满足一定的条件,可不必用定义去计算,对此介绍如下事实。
定理:设函数在连续,且在区间可导,若存在,则存在,且。
证明:任取一点,由于在连续,在区间内可导,所以在上连续,在内可导,由微分中值定理,存在,使得:
从而有:
由题设知存在,所以右导数存在,且。
同理可证得:设函数在连续,且在区间可导,若存在,则存在,且。
本定理的意义在于在连续区间的左、右端点的导数,等于导函数在左、右端点的右、左极限值,仍是把求导问题转化为函数的极限问题。
利用该定理可解决分段函数在分段点的导数问题比用定义要简单得多,比如以上例3可用此定理这样解,因为:
,,
即说在连续。
由于:
所以:,
由如上定理可知,,从而。
三、分段函数的不定积分
我们先看例子。
例3:设,求。
解:先分段求原函数(去掉分段点):
再考虑分段点的情形:由于是的第一类间断点,是的连续点,因此的不定积分只能分别在区间和内得到:
令,解得:。
因此:
其中:是两个独立常数。
例4: 求。
令,则:
设为的一个原函数,则有:
(下转第70页)(上接第53页)
其中:,,为待定常数。
因为原函数连续,故:
求分段函数的不定积分时,应分别求出函数的各个分段在相应区间内的不定积分,然后考察被积函数在分界点的连续性。如果连续,那么在包含该点的区间内原函数存在,这时只要根据原函数的连续性,求出积分常数即可;如果分界点为被积函数的第一类间断点,那么包含该点的区间内部存在原函数。
因此,如果一个函数存在间断点,那么此函数在其间断点所在的区间上就不一定存在原函数,所以在求分段函数的不定积分时,一定要注意考虑间断点处的情况。
四、分段函数的定积分
对于分段函数的定积分一般教材中介绍很少,学生对于这类问题一般很生疏,往往不知道如何下手。解决这类问题的关键是如何根据被积函数,将定积分化为若干个一般函数的定积分。
例5:设,求。
解:令,则:。
由于正在[-1,1]上,的表达式不同,根据定积分的性质:积分对区间可加性,将定积分分成[-1,0]和[0,1]上的两个定积分计算,所以:
=
综上所述,对于分段函数的相关问题是比较复杂的,涉及的知识面比较广,综合性强。本文对分段函数在分段点处的各类问题作了一些的讨论,对于提高知识运用的综合能力是很有帮助的。
参考文献:
一、前言
随着我国经济的快速发展,钢结构在我国的建筑业中的使用虽然起步比较晚,但是发展的速度却是十分迅猛,近年来出现了许多著名的钢结构工程,例如,上海的金茂大厦、深圳的赛格大厦、大连世贸中心等钢结构的应用特别是在高层建筑中的应用为我国的建筑行业快速发展起到了极大的推动作用。
二、钢结构的施工技术
近年来,由于钢结构施工速度快以及工业化强度高的特点,使得钢结构在高层建筑施工中应用越来越广泛。高层建筑的钢结构类型有很多,比如高层重型钢结构、大跨度空间钢结构、钢筋混凝土组合结构等等。钢结构是一种热传导性很好的金属材料,当发生火灾时钢结构的热传导性会给整个高层建筑带来毁灭性的破坏。所以,当高层建筑采用钢结构时,施工过程中,我们必须加强对防火设施的设计与施工,以确保真正遇到火灾时能尽量减少损失。高层建筑的钢结构施工要依赖于大型塔吊,所以,塔吊起重能力的高低和幅度要求直接影响钢结构安装效率的高低。塔吊通常分为附着塔吊和内爬式塔吊,附着塔吊的造价比内爬式高很多,但是它们的起吊的能力相差不大,所以从经济上考虑,优先选用内爬式塔吊进行钢结构高层建筑的施工。
1、钢柱钢梁的安装
(一)钢柱吊装,钢柱竖直于地面,钢柱影响了建筑高度和层数。对其生产加工需考虑目前行业标准。钢柱在用料制作时要注意焊接过程会导致材料收缩并且将其竖直放置后受力改变后也有可能受向下的压力扭曲,因此翻样、下料时选择材料要比完成长度略长些,大概几毫米的差距。且钢柱上相两截的尺寸即使一样也不能互换。每节钢柱用编号加以区分。准确安装。高层钢结构吊装一般需划分吊装作业区域,吊装按划分的区域,平行顺序同时进行。为了避免钢柱安装的时候撞坏螺栓丝牙部位,要在地脚处安装保护保护装置。钢柱被吊起来等待安全前需做好前期设置工作,在预定位置按好应用于上下的梯子,挂蓝等。起重时用双机还是单机设备的选择根据高柱的轻重和起重机的载重能力来判定。双机抬吊时,钢柱吊离地面后在空中进行回直。单机吊装时需在柱子根部垫以垫木,以回转法起吊,严禁柱根拖地。钢柱就位后,先调整标高,再调整位移,最后调整垂直度。柱子要按规范规定的数值进行校正标准柱子的垂直偏差应校正到零。当上柱与下柱发生扭转错位时,可在连接上下的耳板处加垫板进行调整。为了控制安装误差,对高层钢结构先确定标准柱。正方形框架取4根转角柱,长方形框架当长边与短边之比大于2时取6柱,多边形框架则取转角柱为标准柱。钢柱轴线位移校正,以下节钢柱顶部的实际柱中心线为准,安装钢柱的底部对准下节钢柱的中心线即可。校正位移时应注意钢柱的扭转,钢柱扭转对杠架安装很不利。
(二)钢梁吊装,主梁起吊前期要调查好各项安全设施,梁上安装好辅助工具:扶手干,绳。起吊安装到位后把扶手绳和柱子紧紧挤在一起,确定稳固。这是
施工安全的重要组成部分。通常情况下选择梁上边界处打孔使之成为吊点。它的大小和方位反映的是钢梁跨度的大小。如果小梁数量很多也可以用一次多吊的方法节省时间。此外还有一种方法增加施工安全和效率是将梁、柱在地面组合成一个大的整体一次性起吊,但需要保证整体性不会因为高空重力而散架。
2、高强螺栓连接
高强度螺栓连接有三个步骤,分别是节点处理、螺栓安装以及螺栓紧固。在钢结构架设调整完毕后,要对接合件进行矫正,消除接合件的变形、错位和错孔、板束接合摩擦面要贴紧后才能安装。螺栓安装时要按照同一个方向穿进,最好采用由内而外的方向进入螺栓,这样安装时比较方便。安装螺栓时也要掌握一定的尺寸,如果不能顺利组合时不能硬来,可以用浇刀来调整孔的大小。安装完后还要用砂轮打磨掉螺栓上的毛糙部位,使其贴合度高。螺栓紧固时,分为初拧和终拧。如果钢板扭曲和螺栓的切合程度不是很紧实,就需要进行初拧,防止钢板和螺栓相互影响,初拧的轴力一般能达到标准轴力的60%~80%。终拧是对螺栓做的最后的紧固,终拧的轴力值要符合设计要求的标准轴力,终拧时预拉力的损失、根据试验,一般为设计预拉力的5%~10%。终拧扭矩可以根据下面的公式进行计算:
M=(P+ΔP)·k·d
其中:M-终扭矩kNom;
P-设计预拉力kN;
ΔP-预拉力损失值,一般为设计预拉力的5-10%;
k-扭矩系数;
d-螺栓公称直径(mm)。
3、钢结构焊接
钢结构的焊接焊缝分为工厂制作焊缝和现场安装焊缝两大类。设计要求分为I、Ⅱ、Ⅲ级,I级焊缝要求最高,Ⅲ级焊缝要求最低。Ⅲ级焊缝只需要进行外观检查,表面应无气孔、夹渣、弧坑裂纹等缺陷。I、Ⅱ级焊缝应进探伤检验,其检验方法按以下原则确定:①对工厂制作的焊缝,应按每条焊缝计算百分比,且探伤长度应不小于200mm。②对现场安装焊缝,应按同一类型,同一施焊条件的焊缝条数计算百分比,探伤长度应不小于200mm,且应不少于1条焊缝。Ⅰ级焊缝的探伤比例为100%,Ⅱ级焊缝的探伤比例为20%。施工中钢柱之间的连接常采用坡口电焊连接。主梁与钢柱间的连接,一般上、下翼缘用坡口电焊连接,而腹板用高强螺栓连接。次梁与主梁的连接基本上是在腹板处用高强螺栓连接,少量再在上、下翼缘处用坡口电焊连接,柱与梁的焊接顺序,先焊接顶部柱、梁节点,再焊接底部柱、梁节点,最后焊接中间部分的柱、梁节点。对坡口进行电焊粘贴的前期工作有检测坡口平实度、清理杂物废物使之符合焊接标准、先加温使其适应焊接、两个柱子结合时用两个焊接人员两边同时开工,柱子和梁也采用这种连接方式,这样可以缓解形状不对称或变形。对于厚板的坡口焊,打底层焊多用直径4mm焊条焊接,中间层可用5mm或6mm焊条,盖面层多用直径5mm焊条。三层应连续施焊,每一层焊完后及时清渣。焊缝余高不超过对接焊体中较薄钢板厚的1/10,但也不应大于3.2mm。焊后当气温低于0℃时,用石棉布保温使焊缝缓慢冷却。焊缝质量检验均按二级检验标准检验。
4、安全施工,是钢结构施工中的重要环节,高层钢结构施工的特点是高空、悬空作业点多。为了杜绝安全事故,项目部成立安全监督小组,设立专职安全员,严格管理,制定周密完的安全生产条例,对职工进行定期安全教育,树立“安全第一,预防为主”的思想。在严格管的基础上,项目部不惜花费大量人力、物力、财力进行严密的防保。
三、结束语
本文通过介绍了高层建筑施工过程中,钢结构技艺的各个阶段,细述了流程必须措施。列举大量数字以求明确化地使相关从业人员有所参考和批评指导。强调了施工安全的各种危害和预防事故的重要手段,最后解释了前期设计的图纸对未来工作的影响作用,目的是钢结构工作能够更加科学化实用化,为更多人所接受。
参考文献:
[1]姜立辉,贾力.钢结构优缺点分析[期刊论文].科技信息,2007-36.
[2]重庆大学等三校.土木工程施工技术[期刊论文].北京:中国建筑工业出版社,2003.
[3]崔晓强; 胡玉银; 吴欣之.超高层建筑钢结构施工的关键技术和措施[期刊论文].建筑机械化2009-06
针对此种现象,本论文所述方法内容特征在于在不停电状态下,将冲断的阴极软带母线与阴极小母线不用通过焊接,使用此卡具方法就可使阴极小母线与阴极软带母线更好接触导电。
材料说明
该方法包括一块270?50?0mm爆炸焊片;软带40片,层叠厚度为60mm,每片铝软带宽度150mm,厚度15mm,长度为400mm(主要根据爆炸焊片到阴极母线之间的距离而定);一块宽度与阴极母线宽度适宜,长度可视情况而定的铝板(一般可保持在300mm左右),厚度范围10~15mm;长500mm,%o30mm螺杆螺帽4付。
操作方法说明
⑴将阴极母线打磨光亮,使其表面无脏污。
⑵将爆炸焊片、软带、铝板根据大修槽焊接要求焊接成体。
⑶准备角铁四片,螺杆螺帽整套四付。
⑷将焊接好的成体一端爆炸焊片与阴极钢棒焊接,另一端铝板平整的压接到方法说明⑴中的阴极母线上。
⑸在方法说明⑷的基础上,用方法说明⑶中的工具将压接在阴极母线上的铝板用角铁沿母线走向两端平压,每端用两根螺杆紧固,使其接触面之间无缝隙。
⑹为保证铝板与阴极母线接触良好,可适当增加角铁和螺杆。
在附图中,说明了其使用和新型及优点
使电解槽可正常运行,并且不影响阴极钢棒电流密度。减少了因停电焊接造成的经济损失,并大大的降低了劳动强度。
实验前后阴极电流平均分布如下:
实验前后抛除电压摆及其它技术条件因素的干扰,前后阴极电流分布基本无变化,并未影响其电流效率,效果比较明显。
目前焊接软带的方法是在停电状态下,将以冲断的阴极软带与阴极小母线进行无电焊接。
该方法的缺点较多。缺点一是系列停电会为生产带来波动。缺点二是给企业造成不同程度的经济损失。
该方法的主要目的,提供一种卡具装置,以消除目前所采用技术上的上述缺点;所需材料普通易得、操作简单、安全。
中图分类号:F416.31 文献标识码:A
1 钢铁行业的简介
钢铁行业是以从事黑色金属矿物采选和黑色金属冶炼加工等工业生产活动为主的工业行业,它包括金属铁、铬、锰等其它矿物采选业、炼铁业、炼钢业刚加工业、铁合金冶炼业、钢丝及其制品业等行业,是国家重要的原材料工业之一。原材料的分类:钢铁生产的原材料主要包括铁矿石、锰矿石、铬矿石、石灰石、耐火粘土、白云石、菱铁矿等矿物质的原矿机器成品矿、人造块矿、铁合金等化工产品,耐火材料制品,碳素制品等。铁是钢铁产品的初级产品,经过进一步冶炼就可以得到钢,铁经过直接冶炼得到的产品是粗钢,粗钢经过铸、锻等方法处理加工就可以成为日常使用的钢材。
2 异常振动带来的影响
假如在冶炼工业生产中,机械设备出现异常振动,那么可能是设备内部出现了潜在的故障,这是大的严重的故障发生的前兆。专业人员要对这种现象给予高度的重视,一旦发生异常振动,就要对机械设备进行仔细检查,将隐患提前消除。假如对这种异常振动不予理睬,那么一旦故障真正发生时,后悔给企业的生产造成极大的影响,进而影响工艺质量,甚至会威胁人身安全。所以,一定要对机械设备出现的振动给予高度关注,根据振动出现的不同位置,对原因进行判断,找到故障发生点,消除隐患,保证工业生产的安全性。另外,转子不平衡在机械设备的工作中也会造成一定的影响,由于转子的转动带动真个系统的运行,那么在整个过程中会产生离心力的作用,它有转子旋转的速度决定。所以,一旦出现频率幅度的巨大变化,可以判断是由振动产生的不平衡引起的。
3 焊接带来的弊端焊接的弊端
我们已经知道,激光焊接技术是一种新兴的高科技焊接技术,激光焊接是利用高能量的激光脉冲对微小区域内的局部加热,激光辐射的能量通过热传导向溶化后形成特定熔池来达到焊接目的。它主要是针对薄壁材料、精密零件等进行焊接叠焊。可实现点焊、对接焊、叠焊、密封焊等,焊缝宽度小,热影响区小,变型小。可控制,易实现自动化。但是它也同传统的焊接技术一样,有它自身的局限性。钢铁行业中,焊接主要研究对象是熔化焊,而其中明弧焊问题最大。第一,电弧焊的主要有害因素是焊接过程中产生的烟尘一电焊烟尘。特别是焊条手弧焊。如果长期在作业空间狭小的环境里来焊接钢铁,而且在卫生防护不好的情况下,会对呼吸系统等造成危害,严重时易患电焊尘肺。第二,有毒气体在浓度比较高时会引起中毒症状。其别是臭氧和氮氧化物,它们是电弧高温辐射作用于空气中的氧和氮而产生的。第三,弧光辐射是所有明弧焊共同的有害因素,由此引起的电光性眼病是明弧焊的一种特殊职业病。弧光辐射还会伤害皮肤,而且会损坏棉织纤维。最后,有色金属气焊时的主要有害因素,是熔融金属蒸发于空气中形成的氧化物尘烟,和来自焊剂的毒性气体。
4 故障诊断的主要理论和方法
1971年Beard发表的博士论文以及Mehra和Peschon发表的论文标志着故障诊断这门交叉学科的诞生。发展至今已有30多年的发展历史,但作为一门综合性新学科――故障诊断学――还是近些年发展起来的。从不同的角度出发有多种故障诊断分类方法,这些方法各有特点,但从学科整体可归纳以下几类方法。
4.1 基于系统数学模型的诊断方法:该方法以系统的数学模型为基础,以现代控制理论和现代优化方法为指导,利用Luenberger观测器、等价空间方程、Kalman滤波器、参数模型估计与辨识等方法产生残差,然后基于某种准则或阀值对残差进行分析与评价,实现故障诊断。该方法要求与控制系统紧急结合,是实现监控、容错控制、系统修复与重构等的前提、得到了高度重视,但是这种方法过于依赖系统数学模型的精确性,对于非线性高耦合等难以建立数学模型的系统,实现起来较困难。如状态估计诊断法、参数估计诊断法、一致性检查诊断法等。
4.2 基于系统输入输出信号处理的诊断方法:通过某种信息处理和特征提取方法来进行故障诊断,应用较多的有各种谱分析方法、时间序列特征提取方法、自适应信号处理方法等。这种方法不需要对象的准备模型,因此适应性强。这类诊断方法有基于小波变换的诊断方法、基于输出信号处理的诊断方法、基于时间序列特征提取的诊断方法。基于信息融合的诊断方法等。
2 钢铁行业中故障诊断技术的应用
钢铁行业中的主要机械设备是各种传动设备和液压设备,如轧机、传送带、各种风机等。它们的工作状况决定了生产效率和钢铁冶炼的质量,对这些设备状态的在线检测,能够及时、准确的检测出生产设备的运行状况,并给出相应的操作和建议。因此建立相应的故障诊断系统对整个系统的正常运行特别重要。主要原理是以运动机械的振动参量检测为中心,辅助以温度、压力、位移、转速和电流等各种参数的采集,从而对这些大型传动设备的状态进行分析和判断,再进行相应的处理。整套故障诊断系统由计算机系统、数据采集单元、检测元件、数据通讯单元以及专业开发软件组成。机械振动是普遍存在工程实际中,这种振动往往会影响其工作精度,加剧及其的磨损,加速疲劳损坏;同时由于磨损的增加和疲劳损坏的产生又会加剧机械设备的振动,形成一个恶性循环,直至设备发生故障,导致系统瘫痪、损坏。同时机械设备的工作环境也是造成机械设备发生故障主要原因之一,因此,根据对机械振动信号和工作环境温度、湿度的测量和分析,不用停机和解体方式,就可以对机械的恶劣程度和故障性质有所了解。同时根据以往经验建立相应的处理机制库,从而针对不同的故障做出相应的诊断和处理。
结语
建立在现代故障诊断技术上的钢铁冶炼设备故障诊断系统,可对设备的运行状态进行实时在线检测、通过对其监测信号的处理与分析,可真实地反映出设备的运行状态和松动磨损等情况的发展程度及趋势,为预防事故、科学合理安排检修提供依据,可以提高设备的利用效率,产生了很大的经济价值,对此类故障诊断系统的研究有很深远的意义。
参考文献
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(%)
≤0.02
0.20~0.60
1.20~1.60
≤0.035
≤0.035
(2)16MnR钢板机械性能
(3)60kgf/mm2高强钢化学成份(%)
(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
一、概述
现代在大容量、高参数锅炉的设备制造、检验工艺标准要求都很高,而且现场安装技术也大大提高,验收过程也相当严格,施工建设的工艺质量已不再是构成机组运行中发生问题的主要原因。但是如锅炉的爆管、泄漏等严重影响机组的安全稳定运行的问题还与施工建设有着紧密的联系,需要我们在安装施工中分析原因采取预防措施。
二、锅炉施工中的主要问题及预防措施
1.设备运输过程中的机械损伤
设备在几次倒运过程中,由于运输单位装卸设备时,拴钩方式不当,常常造成受热面管子被钢丝绳划下较深的伤痕,有的局部深度可达2mm。另外,运输过程中装车不当,受热面之间在长途运输中相互磨擦,使管壁变薄,尤其是膜式壁向外弯曲的孔门之类的弯管部位,更容易造成这种损伤,本来弯管外弧就已经弯曲减薄,再加上磨损,其有效厚度难以达到长时间运行的要求,而有效厚度减薄的缺陷,在锅炉水压试验中不会暴露出来。因此在设备组合、吊装前,必须认真地逐根对受热面管进行外观检查,对机械伤损部位测厚度后按有关标准进行处理。
2.施工过程中管子造成损伤
施工过程中管子造成损伤这种损伤主要表现在以下几个方面:设备包装箱拆除过程中,或割除临时加固件、切割鳍片密封等过程中,割炬的使用不当,火焰割伤管子;鳍片管密封焊接过程中以及防磨装置与管子的焊接过程中,出现咬边现象;电焊线打伤管子;在小直径管保温铁皮安装过程中,电钻钻伤管子。
针对以上可能造成的设备隐患,首先要加强操作人员的技术培训,同时要加强以上施工过程结束后的全面检查工作。为了消除电焊线打伤管子的现象,要求在承压部件施焊的电焊线,全部使用无接头橡胶皮铜芯线,采用特制的短钻头,可避免保温时钻伤管子。
3.连通管清理不到位
一般在施工中只重视受热面管子和联箱内部的清理和封闭工作,容易忽视连通管的清理和封闭工作,尤其是在管子倒运过程中很容易造成端口封盖的脱落,造成杂物进入管内。
为此除了及时发现脱落封盖的管口及时清理封闭外,在管子吊装前,认真彻底地清理管子内部,并可靠地封口。管子对口时,才允许将封盖打开,并用手电筒照明检查管子内部是否有杂物,未焊完的焊口必须用密封带进行密封,再焊时才能打开。
加强施工监督,防止焊口过程中焊丝等小杂物沿焊缝间隙落入管内。
4.安全阀入口管道的清洁不彻底
安全阀入口管道是锅炉蒸汽吹管的盲肠区,管道及阀门安装后一旦内部有杂物就无法进行清理,在安全阀排汽时,很容易造成接合面的损坏,破坏其严密性,同时又危及消音器的安全。
为保证彻底清洁在施工过程中须做到以下几点,避免安全阀泄漏和消音器事故:
安全阀入口管道安装前,用布团进行“拉管”清理,然后可靠封口,同时避免在焊口过程中小杂物落入管内。
锅炉水压时上水速度要缓慢,可以避免受热面及高压管道内的浮锈等冲至“盲肠”段。同时,可靠地锁定安全阀,为安全起见,可用氩气或压缩空气(减压至安全阀隔离气室允许压力以下)对安全阀加载,目的是为了防止安全阀在水压时意外“起跳”,避免水中杂物有可能损坏阀门的密封面。
在安全阀定砣时,首先要全开安全阀,对其入口管道和阀门吹扫3—5分钟,清洁管道及阀门。
5.锅炉水压、酸洗上水携带脏物
锅炉水压、酸洗的临时上水管内部的脏物很容易进入水压系统,造成系统管路淤堵或阀门等设备损坏。要求锅炉水压、酸洗的临时上水管经过冲洗后才能接入正式系统。
6.锅炉酸洗沉渣清理不彻底
锅炉酸洗后在蒸发段出入口联箱处,尤其是入口联箱分配管的节流孔板处,容量淤积锈皮,淤泥、焊渣、甚至较大颗粒的杂物。需要在酸洗后,割开所有带节流孔板的分配管和所有入口联箱一端的端盖进行彻底清理是很有必要的。对于出口联箱,可按比例抽检,根据抽检情况决定要割开联箱端盖的数量,酸洗后对受热面的取样管应尽量取自水平段,并采用机械切割的方法,代替的短管用机械方法彻底进行内部清理,焊接管端两侧内部要彻底检查、清理。
7.锅炉疏水、排空气、减温水等阀门内漏
锅炉疏水、排空气、减温水等阀门内漏的主要原因集中表现在安装试运阶段对阀门的不正确操作方面。在锅炉安装过程中,不论如何认真地保证受热面、联箱、导汽管及疏放水、排空等管路安装后的内部清洁,但还是无法避免锅炉水压、酸洗、吹管及运行过程中大量污垢冲积到疏水、排空等阀门处,在以上施工过程中对阀门的不正确操作很容量造成其内漏,甚至无法修复。
为了有效地保证这些阀门的最终质量,必须做到以下几方面,按阀门设计要求,正确对其所在系统进行吹管。
(1)阀门不宜过早安装,当疏水、排空、减温水等管道全线接通后(留两端口),用压缩空气吹扫管子,保证管线通畅且内部无杂物后,再装入阀门。安装后阀门处于关闭位置上锁,防止有人开关操作阀门。
(2)锅炉水压试验上水前,一次将所有疏水、排空、减温水阀100%打开(水压试验前的压缩空气试验可以只开一个阀门,而且不允许将这个阀门作为控制操作阀),上水过程中,实现逐段冲洗,无浊水的管线上的阀门才进行关闭。锅炉水满后,要逐个对阀门进行压力冲洗。
(3)锅炉酸洗过程中,由于承压部件内部产生大量难溶剥落物、浮锈等,很容易淤积在疏水和排空气管道内甚至卡在阀门上,所以酸洗过程中要定期地冲洗这些管道,一方面可以对这些管道进行清洗,另一方面可以及时排掉沉积物,每次排放时,要迅速将阀门开到100%,排放液中无颗粒杂物时将阀门关闭。
(4)不论在锅炉水压、酸洗、吹管还是在运行的过程中,如果阀门在规定力矩下关不严,绝对不可以强行操作。正确的操作方法是:快速全开阀门进行冲洗,然后再关闭,如果还不能关严,就需在停运后拆卸修理。
8.试运行过程中,吹灰器机械犯卡或投运不当,蒸汽损伤受热面管子
中图分类号:F407.472 文献标识码:A 文章编号:
一.引言
焊接是现代机械制造业中一种必要的工艺方法应用,焊接技术的先进水平做为衡量一个国家工业发达程度的重要指标已逐渐为大众公认,同样焊接技术的发达程度也是衡量工业企业技术水平高低的重要标志。由于受我国相关工业的制约, 在使用焊接机械手的过程中,必须采用与西方发达国家不同的、适合我国国情的灵活的使用方式,才能保证焊接机械手在我国相关产业不配套的情况下正常使用。
二. 机车车辆工业焊接的主要用料。
目前, 在机车车辆上所采用的主要是碳素结构钢、低合金结构钢(包括耐候钢) 等具有良好的焊接性能的材料, 一些零部件采用铸钢或锻钢制造, 其材质本身有较好的焊接性能,但因构件结构复杂, 在焊接过程中有些需要采用适当的辅助工艺手段。铝合金型材由于其质量轻, 能减轻运输设备的自重,在客车及一些特种车辆的制造中应用范围逐渐扩大。铝合金、不锈钢及各种复合材料随着先进焊接技术的运用,将在机车车辆工业生产中发挥更大的作用。
三.铁路工业涉及的焊接方法。
焊条电弧焊。
焊条电弧焊曾广泛应用于机车车辆工厂的制造与修理部门。随着二氧化碳气体保护焊、混合气体保护焊、埋弧焊、焊接机械手等新技术、新工艺的推广, 焊条电弧焊在铁路机车车辆工厂的使用逐年下降, 其焊缝长度比例在机车车辆制造业目前大约仅占5%左右。在机车车辆修理业用得还比较多,其焊缝总长度大约占30%-50%左右。此比例还将逐年下降, 集中检修的配件多采用了二氧化碳气体保护焊与埋弧焊等焊接方法。如对铁路货车上、下心盘检修,采用二氧化碳气体保护焊技术进行堆焊、车钩钩舌的检修采用埋弧焊技术堆焊。各工厂对检修机车车辆中的新制配件,已普遍采用了二氧化碳气体保护焊技术。
二氧化碳气体保护焊接技术的应用。
二氧化碳气体保护焊与富氩混合气体保护焊焊接电流大,相应电流密度大,电弧热量利用率较高, 熔敷速度比焊条电弧焊快,焊接时熔深大,可以减小坡口, 减少填充金属;焊接速度是焊条电弧焊的1-2倍;节能,其耗电量仅是交流焊条电弧焊的1/2左右;工作辅助时间少,特别是在富氩混合气体保护焊中几乎不必清渣, 节省了时间, 提高了效率; 明弧焊接,操作方便,适合全位置焊接。二氧化碳气体保护焊技术广泛应用于机车车辆各种大型构件的连接焊缝及工件的堆焊等方面。特别是“七五”、“八五” 以来,二氧化碳气体保护焊技术已在机车车辆工业系统普遍采用。1996年5月27日,铁道部了TB/T1582-1995《机车车辆二氧化碳气体保护焊技术条件》, 使我国铁路二氧化碳气体保护焊技术逐步实现与国际接轨。现在,在机车车辆制造中, 一些重要焊缝如在车辆制造中的中、枕、横梁焊接都采用了二氧化碳气体保护焊工艺,南方汇通股份有限公司在.C64T提速货车的制造中,用二氧化碳气体保护焊焊接枕、横梁及车体底架各连接焊缝, 焊接质量与生产效率明显提高。南方汇通股份有限公司在ZD240型铸锭车制造中,全面使用二氧化碳气体保护焊,焊缝长度达98%以上,北京二七车辆厂在NX等型平车上使用二氧化碳气体保护焊,焊缝长度达90%以上。
埋弧焊技术的应用。
由于埋弧焊焊接电流大, 相应电流密度大(是同直径焊条电弧焊的3-5倍)倍),同时有焊剂和熔渣的隔热作用, 电弧热量利用率较高, 焊接时熔深大, 可减小坡口与填充金属量;焊接速度是焊条电弧焊的5-6倍,焊接时焊接参数自动调节保持稳定,又有焊剂的保护,焊接质量稳定可靠,无弧光照射、劳动条件较好。在机车车辆的制造与修理工作中, 埋弧焊技术广泛应用于各种大型构件主要焊缝的焊接及工件的堆焊。如南方汇通股份有限公司应用埋弧焊技术, 焊接新造C64T、C64K等铁路提速货车的中梁,堆焊铁路货车磨耗的轮缘等部件。
电阻焊技术的应用。
电阻焊技术主要在客车工厂使用, 原来主要用于薄板及小配件的连接,随着城际快速列车的发展, 在要求车体自重特别轻的城际快速列车上得到较好的应用。长春客车厂在为重庆市生产的城际快速列车上,使用从英国引进的350KV,10万A的电阻焊设备,进行铝合金裙板、端板等的焊接。另外,在京津城际快速列车上, 使用从英国、韩国引进的侧架、底架、车顶等12套专用大型龙门点焊机械手,进行不锈钢车体各部件的焊接。
焊接机械手、焊接工作站的应用。
铁路实施“客运提速,货运重载”,要求铁路机、客、货车具有更好的结构强度, 有更轻的质量, 毫无疑问地给铁路机车车辆焊接技术的新发展带来了机遇。从1992年株洲电力机车厂引进焊接机器人工作站后, 长春、四方、浦镇等客车厂,齐齐哈尔、武昌、二七等货车车辆厂也先后从德国、奥地利、日本、法国、美国等发达国家引进了焊接机器人工作站、焊接机械手等先进设备, 并在引进消化吸收的基础上,与国内有关部门合作, 自行开发了机器人焊接程序及适应我国铁路机车车辆焊接技术需要的机械手、工作站等设备, 逐步缩小了与发达国家的差距。
6. 新型结构材料在铁路机车车辆上应用。
随着铁路“ 提速重载” 与跨越式发展战略的实施, 原有的碳素结构钢已远远不能满足铁路机车车辆工业的使用要求。目前国内已开始生产微合金控轧钢, 其钢种具有良好的焊接性能; 正在研制的超细晶粒钢, 其强度和使用寿命将比现有结构钢提高一倍, 其钢种特点是超细晶粒、超洁净度、高均匀性, 性价比更加合理。同时, 各种不锈钢、铝合金、中低合金钢等耐蚀材料的应用也将成为主流。这些高性能钢种的应用, 必将进一步推动铁路机车车辆焊接技术的发展。
四.铁路机车车辆工业焊接技术发展前景。
铁路机车车辆工业焊接技术发展前景焊接生产过程的机械化和自动化是工业现代化的必由之路。世界工业发达国家焊接机械化和自动化的程度都已达到60%以上,西欧和美国已达到70%以上,而日本已经达到80%以上。我国各工业部门焊接生产的机械化和自动化程度还相对较低,平均30%左右,而且大部分仅是自动化程度较低的机械焊机。我国大型骨干企业机械化和自动化程度已达到60%-65%。如汽车制造业,已经普遍采用了弧焊机器人、点焊机器人和机器人自动焊接生产线; 我国船舶制造企业焊接机械化和自动化程度已达61%左右。伴随铁路“客运提速, 货运重载”, “九五”以来,铁路部门焊接技术的机械化和自动化程度虽然有了较大的提高, 但与我国汽车制造企业、船舶制造企业、军工企业等工业系统相比,还存在较大的差距。
五.结束语
随着提高质量和效率的焊接机械化和自动化水平的不断提高,焊接机械手、机器人工作站等的推广应用, 焊接工艺及焊接装备的现代化, 必将推进我国铁路机车车辆制造业的现代化进程,也必将提升我国铁路机车车辆工厂与国际铁路供应商竞争的实力。对于新的应用钢种和工艺方法, 必须要有相匹配的焊接材料,从发展趋势看, 药芯焊丝、烧结焊剂、低飞溅气体保护焊实芯焊丝、高强钢用焊材、低温钢用焊材、耐热钢用焊材、不锈钢用焊材等高技术含量产品是铁路机车车辆用焊接材料的主要方向。
参考文献:
[1] 王振民 换热器管板的全位置自动化焊接工艺 [期刊论文] 《华南理工大学学报》2010年5期
1 加强宣传教育,增强节能意识,营造“节能减排”氛围
(1)有计划地组织专业人员参加节能减排技术的培训学习,提高员工的节能意识和实际操作技能。成立节能减排课题科研小组,组织开展技术攻关,适时进行节能减排技术经验交流,促进节能减排广泛深入有效地开展。
(2)制订节能减排的评比相关制度,充分利用黑板报、墙报、宣传栏、图片、标语、网站、刊物等各种媒介,大力开展“节能减排,打造绿色环保船企”宣传活动,号召员工从自身做起、从细节做起,节约一滴水,节省一张纸,拾起一根焊条,收起一颗螺丝。
(3)积极开展“节能减排”宣传知识普及竞赛活动,激发员工的节能减排热情,形成“人人关心节能减排、人人支持节能减排”的良好氛围。
2 更新设备,改进工艺,实现节能增效
2.1 使用co2气体保护焊机和变频调速等新设备
船舶焊接技术作为现代造船模式中的关键技术之一,对我国船舶行业的快速发展起到了重要的促进作用。公司非常重视应用焊接新工艺和焊接新设备来大幅度地提高焊接生产率并产生节能减耗成效。
(1)投入巨资购置co2气体保护焊机。针对zxe1-500/400交直流多头手工电弧焊机、bx1-630交流多头手工电弧焊机都是采用手工电焊条来进行焊接生产,能耗高,生产效率低下的弊端,公司从2008年起大量淘汰能耗高且生产效率低的手工电弧焊机,投入600多万元新购置了大批量额定功率较低(32kva)的co2气体保护焊机,目前共有300多台co2气体保护焊机投入使用。
经测算,co2气体保护焊不但比普通手工焊生产效率高1~4倍,而且具有无焊头、省电、节约填充金属和质量好的优点,仅此用电每年就可节省300多万元。
(2)广泛使用变频调速机械设备。公司原有的用电大户是电机设备,约占总用电量的40%。新会船舶建造基地的舾装码头、船台、船体车间、梳式滑道系统(斜船架)、400t及32t龙门吊、40t门座吊和桥吊等大型起重设备的大车、小车行走、起升电机均采用变频调速控制,可以实现无级调速,其节电率约为30%,节省的电量为总用电量的9%,则此全年就可节省约40多万度电,即每年可节约40多万元,这给公司产生了巨大的经济效益和社会效益。
2.2 改造现有的变压器式交流弧焊机
公司在变压器式交流弧焊机上加装一台节能装置,减少空载损耗,这既达到节能,还可以预防工人因焊机二次触电和保护焊机的作用。经生产现场测试,一台bx1-500型额定输入功率为32kva的交流弧焊机,其空载损耗电流为6.4a,在加装该装置后,其空载损耗电流为2.25a。该焊机一天累计空载时间(更换焊条、工人小休)为2小时,其空载损耗电流为12.8a,加装节能装置后其空载损耗电流为4.5a,故技改后每天每台交流弧焊机可节约电流8.3a。目前,公司拥有这样的焊机约500台,加装了节能装置后,大大提高了焊机的功率因素。
2.3 改进焊接工艺
据统计,船体焊接工时占船体建造总工时的30%~40%,焊接成本占船体建造成本的30%以上。因此,焊接技术水平对提高船舶焊接生产效率、缩短船舶建造周期、节能减耗降低成本、提高企业竞争力具有举足轻重的作用。
对建造的8000吨半潜驳船焊接施工技术进行创新,大胆采用了新工艺。技术人员针对该船施工要对大量钢构件进行焊接的特点,认真开动脑筋,想方设法提高生产效率和产品质量,专门设计了一套多快好省的施工工艺,确保该船的施工、工期、质量的顺利完成。
(1)利用现有生产设备的埋弧焊机对工字钢的四条角焊缝进行船形位置的埋弧角焊,焊一道焊缝就能直接焊出满足图纸要求的焊脚尺寸,并且熔深大,焊道表面光滑,不需打磨,焊接变形量达到最小程度,利用这种工艺的施工效率相对于普通手工co2气保焊的3倍。
(2)因不耗用价格较昂贵的药芯焊丝,采用新工艺后,通过对96条工字钢的装焊实践,耗用焊接材料和施工工时可节省成本30%,生产成本大大降低。
(3)利用这个工艺焊接时不用划线,就能保证工字钢的腹板对准面板的中心线并垂直于面板,满足设计图纸的装配要求,从而提高了生产效率和施工装配精度,同时减轻了装配工的劳动强度。
3 加强管理,节能降耗,促进资源回收循环再利用
(1)公司领导带头重视节能减排工作,坚持推进公司绿色环保经营生产建立节能减排相关制度,完善公司的节能减排监测体系,明确部门责任人,确定公司的节能减排监测点,并对节能减排监测点实施监测,将节能减排真正落到实处。
(2)对维修原材料进行及时归整,节约利用,实现资源回收再利用生产车间或设备维修现场,所用原材料诸如镙丝冒、镙丝杆、焊条……每次维修设备、建造构件后都有所剩余,对于这些剩余的原材料进行及时回收、归类、储藏,下次再利用,一改往日的随用随丢、随丢随弃的浪费毛病,养成良好的节俭习惯。
一是公司集中制作了一批垃圾斗,通过不同颜色区分不同的功能,包括废铁斗、电缆斗、其他废料斗等,并在垃圾斗上做了明显的文字标识。督促现场施工人员,将不同的废料装入不同的垃圾斗,便于资源的回收利用。二是针对原来工人到仓库领用电焊材料没有限制,浪费现象较为突出。为此,制订了《电焊材料管理规定》,明确规定了焊工在领取电焊材料时,必须回收焊条头或焊丝轮才能领取新的用量,并将其与班组的工作考核挂钩。该《规定》自实施以来取得了明显的效果,据统计,实施的当年,焊料的节约率为15%。三是提高边角料的再利用率。在船体加工过程中,产生最多边角余料的应该是数控下料工段。对这些余料进行充分的再利用,能达到提高材料利用率、节约能源、减少余料对场地的占用。为此,公司在已有的液压剪板机的基础上,专门添置了两台体积小、占地小、操作简单,俗称“小蜜蜂”的简易火焰数控切割设备,对数控火焰切割机和等离子切割机开料后产生的边角料进行再利用,将一些以前在整板上切割的零件如吊耳、三角板、补板、法兰等零件利用余料用“小蜜蜂”进行加工,既节省了大型切割机的加工时间,又节省了材料,达到了一举两得的效果,为企业创造了效益,同时也节约了资源。据生产车间的统计,每月两台小“小蜜蜂”可消耗边角余料30~40吨,连同剪板机加工的余料约60吨,每月处理的余料已接近100吨。
4 控制环境污染,以“减排”促进“节能”,不断提高社会效益
作为船舶制造企业,在生产中客观上存在一定的污染物,主要有除锈产生的废砂、漆皮,喷涂产生的油漆、溶剂残渣及废油漆桶,材料切割中产生的废渣、废料,发电机组发电产生的废气等。
(1)建立严谨、全面的污染物排放、回收制度和集中处理的场所,同时落实节能减排工作责任制,对排放工作进行严格管理和考核,细化指标,层层考核,奖惩分明,较好地调动了各个部门控制环境污染,以减排促进节能工作的积极性。
(2)在造船涂装工艺上,为有效地控制废气、废物、粉尘的排放,减少环境污染,改善作业环境和厂区周边的生活环境,公司专门划出地面为8560m2建设一座现代化的涂装车间。该涂装车间除按二喷三涂的要求配置相关的双缸双枪打砂机、喷涂机等生产设备外,还特地配置了丸尘分离机、真空吸砂机、真空吸尘机、废气处理装置等“减排”设备。为减少对环境的污染及改善喷砂房的空气质量,在设计时采用喷丸混合磨料,尽量减少粉尘的产生;配备了旋风式除尘器及滤筒式除尘器,确保废气的排放达到国家的有关要求。
5 科学管理,实现绿色环保
中图分类号:O659 文献标识码:A
前言
二氧化碳气体保护焊现今在很多领域都得到了应用,尤其是二氧化碳气体保护焊在低碳钢和低合金钢结构焊接中具有成本较低,生产率高,操作方便等优点,是近年来我国普遍推广使用的焊接方法。但是,如果对二氧化碳气体保护焊不了解或是操作不当将会产生很多的问题。下文将就二氧化碳气体保护焊的原理、构成以及因操作不当等造成的各种缺陷进行阐述。
一、二氧化碳气体保护焊的简介
(一)什么是二氧化碳气体保护焊
二氧化碳保护焊主要采用了焊丝,而不是传统电焊中所需要用到的焊条,通过丝轮,软管,将焊丝送至焊枪,导电系统经过电咀导电后,在二氧化碳的环境中,同母材产生一定的电弧,产生电弧后会释放大量的热,利用这一原理,进行焊接。二氧化碳气体会通过焊枪的喷嘴,喷射范围在焊丝周围,因而电弧周围会受到二氧化碳的保护,形成一个隔绝空气的保护层,令溶滴和溶池不会受到空气的影响,因而可以令焊接稳定持续,同时保证焊缝质量可以满足焊接质量的要求。二氧化碳保护焊的发展起源于上世纪五十年代,经过半个多世纪的发展,已经成为当代最为重要的焊接技术之一。在汽车、工程机械以及造船、电梯制造锅炉等行业中广泛的应用开来,各种金属的加工制造也是二氧化碳保护焊的重要应用范围。
(二)该种焊接优点
该种焊接方式相对比其他的焊接方式,优势较为明显,具体论述包括以下几方面,首先,通过二氧化碳保护焊焊接的投入成本较低,对比手工电弧焊或者埋弧焊,其成本仅为传统焊接的一半;其次,二氧化碳保护焊的焊接效率较高,生产率相对比手工焊接方式,可以提高三倍左右;再者,二氧化碳保护焊的操作更加方便,由于是明弧焊接,因而对于工件厚度没有限制,可以全面对焊接位置进行操作,也可以向下进行焊接,在操作手法上更加便捷;第四,抗裂性能相对较高,由于二氧化碳隔绝了空气,因而焊接中受到的影响相对较小。焊缝的含氮量以及含氢量相对较小;另外焊后形变量也相对较小,对比手工电弧焊,此方式焊接的形变角度仅为千分之五,而不平度仅仅为千分之三。最后则是焊接过程中不回产生较大的飞溅,由于此阿勇了低碳韩进作为焊丝,或者焊接中使用了药芯焊丝,而焊接使用的二氧化碳中加入了惰性气体Ar,所以不会产生过量的飞溅。
(三)二氧化碳气体保护焊的保护效果
二氧化碳气体保焊是利用二氧化碳气体作为保护气体的一种电弧焊。二氧化碳气体本身是一种活性气体,它的保护作用主要是使焊接区与空气隔离,防止空气中的氮气对熔池金属的有害作用,因为一旦焊缝金属被氮化和氧化,设法脱氧是很容易实现的,而要脱氮就很困难。二氧化碳气保焊在二氧化碳保护下能很好地排除氮气。在电弧的高温作用下(5000K以上),二氧化碳气体全部分解成CO+ O,可使保护气体增加一倍。
二、二氧化碳气体保护焊的规范参数
二氧化碳气体保护主要有以下一些参数:焊接电流、焊接电压、焊接速度、干伸长度、焊丝、气体和极性。焊接电流:根据焊接条件(板厚、焊接位置、焊接速度、材质等参数)选定相应的焊接电流。CO2焊机调电流实际上是在调整送丝速度。因此CO2焊机的焊接电流必须与焊接电压相匹配,既一定要保证送丝速度与焊接电压对焊丝的熔化能力一致,以保证电弧长度的稳定。焊接电压既电弧电压: 提供焊接能量。电弧电压越高,焊接能量越大,焊丝熔化速度就越快,焊接电流也就越大。在焊接电压和焊接电流一定的情况下: 焊接速度的选择应保证单位时间内给焊缝足够的热量.干伸长度是指焊丝从导电咀到工件的距离。
三、二氧化碳气体保护焊使用时需要注意的问题和容易产生的缺陷
气保焊机有别于其它焊机之处在于它是机、电、气三位一体的设备,在使用中,对于其所发生的问题我们应从此三个因素去理解、分析和解决。一般地说:不能焊―电路故障;不好焊―机械故障;焊不好―保护气气体不纯或气路问题。这是经验的写照,而后两者占了问题总数的90%。二氧化碳气体保护焊使用时需要注意的问题:(一)供电电源应连接可靠、网压正常稳定(二)综合线缆连接紧密可靠、盘绕有序、不打死弯。电缆线应选用足够截面积的铜制电缆。(三)气瓶压力、气体流量应符合规范,加长综合电缆时最小气瓶压力、气体流量均应适当提高。(四)注意保护焊枪,勿踩踏、防烧、防烫、保持枪体平顺。(五)保证导电嘴完好,及时清理飞溅焊渣。(六) 加长综合线缆后,适当加大电弧力。(七)加长综合线缆后,焊接电压在标准规范上适当增加。(八) 随综合线缆加长,最大输出电流应减小,暂载率应下降。二氧化碳气体保护焊的缺陷:气孔、 裂纹、 蛇形、 焊道、 飞溅、电弧不稳等缺陷。
结语
本文就二氧化碳保护焊的原理、构成以及因操作不当等造成的各种缺陷进行阐述。
工程概况
本工程为广州亚运城电动汽车充电站,建筑面积431.7m2,使用年限为50年,火灾危险性为戊类;耐火等级为一级;抗震设防烈度为七度,地震设计基本加速度:0.1g,Ⅱ类场地土类别,设计地震分组为第一组,场地设计特征周期值为0.35s。该工程的结构形式为钢结构,围护结构采用3mm氟碳铝板,该工程效果图如图1所示。
图1广州亚运城电动汽车充电站效果图
荷载取值
(1)恒荷载选取。本工程的屋面恒荷载包括屋面压型铝板自重、玻璃纤维棉自重、不锈钢丝网自重、钢架自重、检修马道及天花自重、设备的悬挂荷载以及弧型钢板墙面自重等,经计算本钢结构屋盖自重为1.5kN/m2;楼面恒荷载包括镀锌楼承板自重,钢筋混凝土自重,装修贴砖自重等,经计算本钢结构楼面恒载为4.0kN/m2。
(2)活荷载选取。在作本钢结构工程整体计算时,屋面按不上人的轻钢屋面取0.5kN/m2的均布活载;楼面取2.5kN/m2的均布活载。
(3)风荷载选取。荷载规范中的基本风压是按10m高50年一遇10min平均最大风速确定的,根据当地的基本风压选取为0.6kN/m2。
钢结构设计
3.1材质
钢结构工程设计经验表明,一般钢结构所采用的钢材如用低合金结构钢则钢构件的强度、稳定、挠度等将较均衡地得以发挥。因此,本钢结构设计中所有主受力钢构件包括热轧钢管或直缝电焊钢管、热轧H型钢或焊接H型钢、焊接箱型截面钢均采用Q235B钢。Q235B钢应满足《低合金高强度结构钢》(GB1591-1994)的规定,无缝钢管或结构用电焊钢管应满足现行国家标准(GB8162-87标准)和(YB242-263标准)中的有关规定。所有预埋件(板)均采用Q235B。当钢板厚度大于40mm时,应符合Z15级的断面收缩指标和含硫量不超过0.01%的要求,另外钢材的材料成分还应符合表1规定。
表1钢材化学成分规定
3.2屋盖结构设计
屋盖底为25×25Φ1.0的不锈钢丝网,然后上铺50mm的玻璃纤维棉,上铺1.2mm暗扣型压型高强铝合金板,支座为带隔热垫的高强铝合金支座,该支座支承在200x150x5.0镀锌方管上。
3.3一层钢楼层结构设计
(1)经计算,一层钢梁采用HN400x200b;钢柱采用HW350x350b,钢材均为Q235B。另外,在所有弧梁及1轴右侧两弧线上柱均设置横向加劲肋-10@1500。对于楼承板则采用板厚为1.2mm的YX50-250-750压型钢板,如图1所示,栓钉长度为90mm,钢材材质Q235B。楼承板周边的边模采用1.5mm钢板,边模与钢梁焊接。楼层板钢筋保护层厚度为15m,混凝土采用≥C30,钢筋采用一级钢筋。
(2)楼板栓钉布置方式如下:1)每波谷数量依次以2件、1件交错布置,方向与次梁垂直;2)必须保证平台周边每波谷皆为2件;3)楼承板横向接口处为每波谷2件。
(3)楼承板在施工过程中可根据需要现场切割,同时在施工时在楼承板搭接处用自攻钉固定,间距小于900mm。边模悬挑净长度>200mm时,施工时需加临时支撑,边模在钢梁上的支撑长度≥60mm,同时楼承板上浇注砼时应加临时支撑。
图2楼板大样图
3.4节点设计
(1)柱接头。柱的工地接头一般采用腹板高强度螺栓连接,翼板用全熔透坡口连接。当腹板较厚螺栓用量较多时,可采用焊接。
(2)梁与柱的刚接一般采用框架梁悬臂段与柱刚性连接,悬臂梁段与柱预先全焊接连接,梁的现场拼接采用翼缘焊接腹板螺栓连接或全部螺栓连接。
4 钢结构的制作、运输与安装
(1)钢结构的放样、号料、切割、矫正、成型、边缘加工、制孔、组装均应满足《钢结构工程施工质量验收规范》(GB50205-2001)的要求;热轧钢的下料宜采用锯切;高强螺栓的制孔应满足《钢结构高强度螺栓连接的设计,施工及验收规程》(JGJ82-91)的要求,需对构件摩擦面进行处理,并作抗滑系数检验。
(2)平板间焊接采用CO2气体保护焊,CO2气体纯度不应低于99.5%(体积法),气焊水量不应大于0.005%(重量法)。
(3)焊接H型钢的上下翼缘板和腹板应采用半自动或自动气割机进行切割,切割面的质量及制作要求应遵循GB50205-2001规定。
(4)构件制作、组装、安装时应制定合理的焊接顺序,必要时采取有效技术措施,减少焊接变形及焊接应力。
(5)钢结构涂层完毕,应在构件明显部位应制构件编号。编号应与施工图构件编号一致,重大构件还应标明重量、重心位置和定位标记。
(6)本钢结构外形允许误差最大值:拼接单元节点偏移为5.0mm;梁上顶面标高为5.0mm;梁长度(L为跨度)为L/2000或15.0mm;相邻支座高差为 5.0mm;节点处杆件轴线交点错位为3.0mm。
钢结构的防腐除锈和涂装
(1)钢结构构件应进行抛丸除锈处理,修补时可采用手工机械除锈,除锈等级应达到《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》 (GB8923-88)中的Sa2.5级和St3级。
(2)地脚螺栓和底板禁止涂漆,钢构件工地连接接头的高强螺栓接触面及现场焊缝两侧50mm范围内安装之前不涂漆。待安装完毕后,未刷底漆的部分及补焊擦伤、脱漆处均应补刷底漆两道。
(3)钢结构涂装技术要求见表2所示。
表2钢结构涂装技术要求
钢结构设计体会
通过广州亚运城电动汽车充电站钢结构设计,笔者结合实践经验以及该工程设计实例,积累了一些钢结构设计方面的心得,现总结如下:
(1)本钢结构屋盖设计采用单层暗扣型压型铝板,由于这种板型能够考虑彩板坡向的热胀冷缩,工程上应用很广。由于暗扣板在支座处能够产生纵向滑移,冷断桥支座在檩条上方可以转动,可忽略连跨高肋版型对支座位移的有限限制,设计时可以认为檩条上翼缘稳定性不能由屋面板保证,拉条设置位置则可以设置在控制组合下檩条受压侧45mm处。
(2)弧形屋面拉条应弧向分区张拉。拉条在弧面张紧将使檩条产生向心挠曲,挠曲同时,拉条将会松弛,使张拉刚度削弱,不能作为檩条侧向支撑点,设计时应该沿弧向分区张拉,弧面分割成若干平面张紧拉条,考虑到变坡度,宜采用双层拉条。
(3)雪压或者风压很大时,通过山墙边区和角区的板带受力最大,其边跨挠度、边跨强度和第二板支强度控制,不得不加大板厚、采用高强板材或者选用高肋板型。工程中最流行的横向锁缝连接和暗扣做法导致板材强度不能过高。所以,减小板带端跨跨度(檩条间距)可以降低造价提高储备。
结论
结合广州亚运城汽车充电站的钢结构设计实例以及笔者钢结构设计经验,介绍了广州亚运城汽车充电站钢结构设计经验,对该建筑物钢结构屋盖设计、节点设计等方面进行了探讨,同时提出了笔者在钢结构设计方面应注意的问题,可为同类钢结构设计提供参考借鉴。
参考文献: