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中圖分類號: TG422
0 前言
在經(jīng)濟(jì)全球化的背景下,國外大型石油企業(yè)如殼牌、美孚等公司都非常重視企業(yè)信息化的工作,把信息化作為加強國際競爭能力,提高公司內(nèi)部管理水平和降低跨國協(xié)作成本的重要手段[1]。
國內(nèi)的石油企業(yè)也在大力引入信息化系統(tǒng),重點集中在ERP[2]、供應(yīng)鏈和倉儲管理系統(tǒng)[3,4]、數(shù)字油田[5]、CAE輔助鉆井工程[6]和石油化工設(shè)施建設(shè)領(lǐng)域。隨著諸多信息化系統(tǒng)的引入,使得企業(yè)的運作流程得到了優(yōu)化[7] ,同時信息化能夠使企業(yè)數(shù)據(jù)信息及時收集和分析,對于企業(yè)決策提供有力的依據(jù)。
焊接作為石油化工建設(shè)領(lǐng)域的重要一環(huán),信息化的水平還較為落后,大部分石油化工企業(yè)的焊接工藝評定文件管理還處在紙質(zhì)文件管理階段,本文將這些復(fù)雜的管理流程進(jìn)行合理的設(shè)計,開發(fā)基于Web的焊接工藝評定管理系統(tǒng),系統(tǒng)采用C語言和Silverlight技術(shù)進(jìn)行開發(fā),搭建了工藝評定數(shù)據(jù)庫。本文將傳統(tǒng)石油企業(yè)的焊接工藝評定的編制、審核、領(lǐng)用和作廢等流程通過互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行操作,實現(xiàn)無紙化辦公,極大地提高了工作效率。
1 系統(tǒng)設(shè)計
大型石油化工建設(shè)企業(yè)焊接管理工作面臨諸多實際的問題:
(1)施工項目遍布世界各地,往往由于地域原因造成溝通不暢、任務(wù)交辦緩慢低效、文件傳遞不及時。
(2) 工藝評定編制工作量大。由于涉及pWPS(預(yù)焊接工藝規(guī)程)、PQR(工藝評定報告)和WPS(工藝卡)的編制,需要花費大量的時間,耗費人力物力。
(3) 工藝評定的審核流程復(fù)雜。審核流程的流暢運轉(zhuǎn)需要涉及到諸多焊接工作人員,紙質(zhì)流程的審批過程效率低下。
(4) 工藝評定領(lǐng)用和作廢等管理工作復(fù)雜。總公司對各個項目部的工藝評定文件的申請、領(lǐng)用和作廢的管理由于地域原因,不能做到及時處理,可能耽誤項目施工的順利開展。
本文針對這些問題,采用信息化的手段,開發(fā)基于B/S(Brower/Server)結(jié)構(gòu)的Web應(yīng)用程序,結(jié)合企業(yè)中實際的焊接管理流程進(jìn)行了軟件的設(shè)計。只有通過互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行在線管理,才能克服上述管理上的缺陷。
系統(tǒng)總體活動圖如下圖1所示。
pWPS/PQR/WPS編輯是工藝評定系統(tǒng)的基礎(chǔ),用戶在此功能頁面對預(yù)焊接工藝規(guī)程和焊接工藝評定報告文件進(jìn)行添加和編輯。本功能以標(biāo)準(zhǔn)化,智能化,高效率為目的進(jìn)行設(shè)計,系統(tǒng)在編輯界面提供了大量智能編寫規(guī)則,并且會對于錯誤的輸入格式給予提示。
系統(tǒng)對于焊接方法、機械化程度、類別和組別等欄目進(jìn)行了優(yōu)化,提供下拉框的方式進(jìn)行選擇。同時,本系統(tǒng)提供了對于復(fù)合金屬材料的支持,當(dāng)工藝文件選擇復(fù)合金屬材料時,通過選中對應(yīng)的復(fù)選框,這時用戶可以錄入覆層金屬厚度和基層金屬厚度等參數(shù)。
為了方便用戶離線使用,系統(tǒng)提供了導(dǎo)出Word版工藝卡功能。本文采用了COM庫:Microsoft Word 11.0 Object Library中的函數(shù),使用向模板文件寫入文件的方法實現(xiàn)了導(dǎo)出預(yù)焊接工藝規(guī)程、工藝評定及工藝卡功能,導(dǎo)出Word速度迅速,文件格式規(guī)范工整。
1.2 審批流程功能設(shè)計
工藝評定審批流程是焊接工藝評定管理系統(tǒng)的核心功能,該流程包括申請新作PQR的審核,pWPS文件編制后的申請與審核以及PQR文件編制后的申請與審核。工藝評定審批流程如下圖2所示。
新作PQR申請管理模塊,技術(shù)部管理人員負(fù)責(zé)審核各個分公司提交的新作工藝評定申請,查看相應(yīng)的申請書文件和委托書文件,如果確實有必要進(jìn)行新作焊評,那么管理人員需要在線批準(zhǔn)通過該申請,同時提交審批文件。
當(dāng)新作PQR申請通過后,相應(yīng)的人員需要開始編制pWPS文件,編制完成之后提交申請。此時進(jìn)入pWPS的審核階段。
pWPS審核流程涉及四種角色:焊接培訓(xùn)中心技術(shù)負(fù)責(zé)人(一審);技術(shù)部焊接主管(二審);壓力管道質(zhì)保工程師(三審);總工程師(批準(zhǔn))。
具體審批流程為:一審人員審核通過后交由二審人員審核。二審人員審核時需要對pWPS類型進(jìn)行判斷:若是壓力管道的pWPS則將其交給壓力管道質(zhì)保工程師批準(zhǔn);若不是壓力管道的PQR則可直接交給總工程師批準(zhǔn)。壓力管道質(zhì)保工程師批準(zhǔn)后,最終還需要將pWPS交給總工程師做最終批準(zhǔn)。
審批人員在審批前,可以查看pWPS的具體編制信息。如果有審批人員駁回了文件的申請,需要提交審核意見,這個審核意見對于所有的用戶是公開的,編制人員可以查閱審核意見進(jìn)行修正。審核意見功能能夠使得所有參與審核的管理人員和申請新作評定的用戶看到審核信息,及時進(jìn)行修改。
1.3 工藝評定目錄設(shè)計
工藝評定目錄是系統(tǒng)中所有焊接工藝評定的集合。該功能基于本文的工藝評定數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)。其中包括了工藝評定的存檔編號、母材材質(zhì)、焊接方法、評定日期等各種參數(shù)信息。
工藝評定目錄維護(hù)功能可以查看并且修改系統(tǒng)中所有焊接工藝評定的內(nèi)容。該功能模塊可以使用模糊搜索快速找到合適的工藝評定文件,同時系統(tǒng)提供了方便的導(dǎo)出Excel功能,能夠按照大類將所有的工藝評定導(dǎo)出為3個Excel文件,每個Excel表格按照NB/T47014標(biāo)準(zhǔn)中的組別號分為不同的Sheet,大大方便了用戶的文件歸檔和整理。
1.4 工藝評定領(lǐng)用與作廢管理設(shè)計
工藝評定領(lǐng)用包含兩個部分:
(1)提供給項目部焊接工程師的工藝評定申請領(lǐng)用功能。項目焊接責(zé)任工程師通過使用本功能,可以查看系統(tǒng)中的工藝評定目錄列表,對于需要的工藝評定進(jìn)行申請。
(2)提供給相應(yīng)的技術(shù)負(fù)責(zé)人方便的PQR領(lǐng)用和作廢管理功能。
技術(shù)負(fù)責(zé)人可以在線審核公司所有項目部的領(lǐng)用申請。在管理界面用戶可以查看到提交申請的項目部名稱,PQR文件編號,歸檔號,大類號,申請時間以及審核狀態(tài)。并且可以下載申請人提交的申請文件。
工藝評定作廢管理提供給系統(tǒng)的管理人員對于系統(tǒng)中工藝評定的審查機制,對于系統(tǒng)中已經(jīng)失效的焊接工藝評定,可以進(jìn)行作廢,為了更好地管理防止出現(xiàn)意外,系統(tǒng)作廢備查機制需要用戶提交作廢備查的審批文件,通過在線系統(tǒng)進(jìn)行記錄保存,這樣可以保證評定作廢的準(zhǔn)確性,防止意外情況的發(fā)生。
2 功能實現(xiàn)
2.1 權(quán)限控制與用戶管理
權(quán)限控制是任何在線辦公系統(tǒng)的基礎(chǔ),只有有效嚴(yán)格的權(quán)限控制,才能實現(xiàn)不同崗位人員的協(xié)調(diào)合作,保證系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)。對于本文的WEB系統(tǒng)來說,如果不建立權(quán)限管理系統(tǒng),那么一個“非法用戶”可以輕而易舉通過瀏覽器訪問Web應(yīng)用項目中的所有功能。因此需要權(quán)限控制系統(tǒng)進(jìn)行權(quán)限檢測,讓經(jīng)過授權(quán)的用戶可以正常合法地使用已授權(quán)的功能,而將那些未授權(quán)的非法用戶拒之門外。
本系統(tǒng)中的每個角色對應(yīng)具有固定的多個權(quán)限值的工作崗位。根據(jù)企業(yè)的實際需求,我們設(shè)置了9個不同的角色,它們分別是:系統(tǒng)管理員、壓力總工程師、壓力管道質(zhì)保工程師、焊接主管(技術(shù)部)、焊接主管(焊培中心)、技術(shù)負(fù)責(zé)(焊培中心)、項目部焊接責(zé)任工程師、項目部總工程師和普通用戶。
通過對于權(quán)限控制和角色的設(shè)計,我們系統(tǒng)的用戶管理更加高效,管理員可以新增用戶,并且賦予其相應(yīng)的角色,同時選擇他所在的部門,這樣該用戶就具有了該角色的所有權(quán)限。對于存在的用戶,也可以對他的個人角色與所屬部門進(jìn)行更改,這種設(shè)計充分發(fā)揮了系統(tǒng)的靈活性,可以根據(jù)各個用戶在公司中不同的崗位分配不同的權(quán)限。
2.2 功能展示
工藝評定在線編制界面如圖3所示。
工藝評定編輯界面分為多標(biāo)簽頁顯示,提供了方便的下拉框選擇方式,用戶可以選擇兩種方式調(diào)用坡口圖片:一種是直接從本地上傳圖片;另一種是從系統(tǒng)的坡口圖中選擇合適的坡口圖來使用。考慮到網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性的問題,系統(tǒng)提供自動保存功能,用戶在輸入過程中會進(jìn)行定時保存,防止因為網(wǎng)絡(luò)原因?qū)е聛G失數(shù)據(jù)。
工藝評定目錄界面如圖4所示。
可以看到,系統(tǒng)界面中提供了工藝評定目錄,提供了詳細(xì)文件查看和目錄編輯的功能,同時,系統(tǒng)還提供了模糊搜索、更新目錄和導(dǎo)出Excel等實用功能,使得在線的工藝評定目錄的實用性大大增強。
3 結(jié)論
根據(jù)企業(yè)的實際焊接管理規(guī)定和工作流程,整合權(quán)限控制與工藝評定在線編制,實現(xiàn)了完善的焊接在線辦公系統(tǒng)的功能。
(1)通過對于權(quán)限的控制,使得企業(yè)中不同角色的工作者可以很好地在線處理工作,并且通過靈活的權(quán)限分配機制,使得每個人在系統(tǒng)中的權(quán)限可以更改,實現(xiàn)靈活的工作。
(2)實現(xiàn)了焊接工藝評定編制系統(tǒng),方便工藝評定編制人員使用,實現(xiàn)工藝文件數(shù)字化,為在線審核、在線領(lǐng)用提供了查閱的途徑。
(3)在線焊接工藝評定申請和領(lǐng)用管理、在線工藝評定作廢備查等功能使得公司對于焊接工藝評定的管理更加系統(tǒng)化,實現(xiàn)了工藝文件管理審核的在線辦公。
參考文獻(xiàn)
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現(xiàn)今焊接技術(shù)發(fā)展十分迅猛,現(xiàn)代承壓設(shè)備結(jié)構(gòu)也已發(fā)展成全焊型。焊接技術(shù)是機械制造中最主要的一個環(huán)節(jié)。例如很多機械工業(yè)產(chǎn)品以及冶金行業(yè)、化工工程、海洋工程、航天技術(shù)等等,焊接質(zhì)量直接影響承壓設(shè)備的質(zhì)量。焊接工藝評定是國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督機構(gòu)進(jìn)行取證、復(fù)證時必檢的項目,是保證焊接工藝正確和合理的必經(jīng)途徑,是保證焊件的質(zhì)量、焊接接頭的各項性能必須符合產(chǎn)品技術(shù)條件和相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)要求的重要保證。
本文就對焊接工藝評定標(biāo)準(zhǔn)的理解,結(jié)合生產(chǎn)制造過程中的實際情況對在焊評過程中遇到的若干重要因素進(jìn)行了分析。
1承壓設(shè)備焊接工藝評定中的若干重要因素
1.1焊后熱處理的評定規(guī)則
原文中“當(dāng)規(guī)定進(jìn)行沖擊試驗時,焊后熱處理的保溫溫度或保溫時間范圍改變后要重新進(jìn)行焊接工藝評定。試件的焊后熱處理應(yīng)與焊件在制造過程中的焊后熱處理基本相同,低于下轉(zhuǎn)變溫度進(jìn)行焊后熱處理時,試件保溫時間不得少于焊件在制造過程中累計保溫時間的80%”,這句話中的保溫溫度的范圍和時間范圍就不易理解的透徹,而應(yīng)該理解為是指相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)或技術(shù)文件所規(guī)定范圍,例如JB/T1613-1993《鍋爐受壓元件焊接技術(shù)條件》即對鍋爐焊后熱處理的溫度范圍和時間范圍作了規(guī)定,“技術(shù)文件”則指經(jīng)過評定合格后而編制的焊接工藝指導(dǎo)書,例如評定中的實際溫度為620℃,溫度范圍就為620±20℃。標(biāo)準(zhǔn)上保溫時間一般只有個最小值,如果做的焊接工藝評定只滿足最低標(biāo)準(zhǔn),這樣就容易造成保溫時間覆蓋不了,例如接管與筒體的角焊縫上(接管為6mm,筒體為40mm),產(chǎn)品上該焊縫是按較厚的筒體焊縫進(jìn)行熱處理的,覆蓋接管6mm的焊接工藝評定保溫時間如果只滿足標(biāo)準(zhǔn)的最低要求或2倍時間,這樣接管的焊接工藝評定就覆蓋不了了。若焊縫檢測不合格經(jīng)過返修后,熱處理的保溫時間還會更長。
考慮上述情況,在制定焊接工藝評定任務(wù)書時,最好選取公司在制造過程中可能遇到的較長保溫時間,避免因熱處理保溫時間覆蓋不了,重新再做一個保溫時間長的評定。建議熱處理保溫時間至少為2~3小時或為200mm厚度的需要的保溫時間(因為評定的最大厚度能覆蓋到200mm),甚至更長。
1.2焊接工藝評定的檢驗項目
鍋爐和壓力容器的焊接工藝評定的按NB/T47014-2011(JB/T4708)的標(biāo)準(zhǔn)制作,NB/T47018中只提到三個檢驗項目:拉伸、彎曲、沖擊。如果我們焊接工藝評定也只作這三個項目,在其它重要因素一樣的情況下,對于壓力容器是能夠覆蓋的,而要是遇到A級鍋爐的話就不一定覆蓋到,A級鍋爐還有金相檢驗及全焊縫拉伸的要求。所以在做焊接工藝評定時,還應(yīng)考慮到鍋爐上的實際情況。
1.3組合評定
組合評定即采用兩種以上的焊接方法完成的焊接試件。如果采用組合評定試件進(jìn)行焊接工藝評定時,沖擊試驗、面彎、背彎時應(yīng)考慮到每種焊接方法的情況。例如采用氬弧焊打底,焊條電弧焊的焊接工藝評定;做沖擊試驗時,試樣應(yīng)包含兩種焊接方法,取樣時就要注意是兩種焊接方法用一個試樣,還是兩種焊接方法分別取樣。面彎、背彎也是如此,受拉面應(yīng)包含兩種焊接方法,即氬弧焊要2個面彎和2個背彎,焊條電弧焊也要2個面彎和2個背彎。
1.4焊接工藝評定的項目
由于承壓設(shè)備產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)要求不同,焊接工藝評定是有針對性的,很多承壓設(shè)備廠焊接工藝評定雖多,卻覆蓋不了產(chǎn)品,并且覆蓋重復(fù)的項目也很多,造成了不必要的浪費。
為了減少焊接工藝評定的項目,對產(chǎn)品覆蓋能夠達(dá)到最大化,本人根據(jù)實際生產(chǎn)情況,如何能夠使焊接工藝評定覆蓋范圍廣,列出了一下幾點:(1)做Fe-1-1材料的評定時,最好采用Fe-1-2的材料,因為Fe-1-2不僅能覆蓋Fe-1-2的,還能覆蓋到Fe-1-1的以及Fe-1-2+Fe-1-1的。(2)母材厚度采用4、8、38mm基本上就能覆蓋全部的厚度了。(3)焊接工藝評定中的檢驗項目應(yīng)考慮到實際產(chǎn)品的情況,例如沖擊、金相檢驗、全焊縫拉伸應(yīng)都要采用。(4)盡量采用向上立焊。(5)焊接工藝評定時不進(jìn)行預(yù)熱,因為不預(yù)熱能夠覆蓋預(yù)熱的工藝。(6)道間溫度采用實際生產(chǎn)中可能的最高溫度。(6)線能量也應(yīng)為實際生產(chǎn)中的最大值。(7)試件采用一面多道焊、一面單道焊。(8)采用對接焊縫的試件進(jìn)行評定,因為對接焊縫能覆蓋角焊縫。
2結(jié)語
本文只分析了焊接工藝評定中的一些常見問題,要能夠徹底的理解焊接工藝評定標(biāo)準(zhǔn)絕非一朝一夕的事,只有焊接工藝人員在生產(chǎn)過程實踐中遇到才能夠真正的理解標(biāo)準(zhǔn),這樣焊接工藝評定才能夠保證覆蓋范圍廣、經(jīng)濟(jì)性好。
參考文獻(xiàn):
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[4]NB/T47015-2011 壓力容器焊接規(guī)程 國家能源局,2011.
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1、概 述
壓力容器產(chǎn)品承壓類焊縫在施焊前應(yīng)當(dāng)進(jìn)行焊接工藝評定,其焊接工藝評定所依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)為NB/T47014《承壓設(shè)備焊接工藝評定》。焊接工藝評定是為了驗證施焊單位所擬定的焊件焊接工藝的正確性而進(jìn)行的試驗過程并對結(jié)果進(jìn)行評價。在NB/T47014標(biāo)準(zhǔn)中,焊接工藝評定是對試件焊接接頭的力學(xué)性能、彎曲性能或堆焊層的化學(xué)成分進(jìn)行檢驗,判斷檢驗結(jié)果是否符合規(guī)定,是對預(yù)焊接工藝規(guī)程進(jìn)行的驗證性試驗和對結(jié)果進(jìn)行評價的過程。
2、焊件工藝評定的目的
焊接工藝評定是判斷焊接工藝正確與否以及施焊單位能力的一項試驗工作,是保證壓力容器產(chǎn)品焊接質(zhì)量的前提。為焊接工藝人員編制產(chǎn)品焊接工藝文件提供可靠的依據(jù),產(chǎn)品施焊前承壓類焊縫的焊接工藝須經(jīng)過焊接工藝評定。
3、焊接工藝評定的要求
壓力容器產(chǎn)品施焊前,承壓類焊縫以及返修焊縫的焊接工藝都應(yīng)按照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行焊接工藝評定或者施焊單位有經(jīng)過評定合格的焊接工藝規(guī)程支持。壓力容器的焊接工藝評定應(yīng)當(dāng)符合NB/T47014標(biāo)準(zhǔn)的要求,駐廠監(jiān)檢人員對焊接工藝評定的整個過程進(jìn)行監(jiān)督。在焊接工藝評定完成后,焊接工藝評定報告和焊接工藝規(guī)程等文件資料應(yīng)由評定單位的焊接負(fù)責(zé)人審核,單位技術(shù)負(fù)責(zé)人批準(zhǔn),監(jiān)檢人員簽字確認(rèn)后生效,存入單位技術(shù)檔案。焊接工藝評定技術(shù)檔案根據(jù)需要應(yīng)保存至該工藝評定實效為止,焊接工藝評定試樣應(yīng)至少保存5年。
4、焊接工藝評定的一般工作程序
焊接工藝評定工作應(yīng)在符合本單位的質(zhì)量管理體系和管理制度下完成的,因此焊接工藝評定的過程是嚴(yán)謹(jǐn)?shù)摹F湟话愎ぷ鞒绦蛉缦拢?/p>
a.由編制焊接工藝人的技術(shù)員根據(jù)產(chǎn)品設(shè)計圖樣、制造工藝要求等立項,提出“焊接工藝評定任務(wù)書”,經(jīng)審批后下達(dá)執(zhí)行。
b.由焊接工藝人員根據(jù)“焊接工藝評定任務(wù)書”編制評定用的“預(yù)焊接工藝規(guī)程”,經(jīng)審批后組織實施。
c.根據(jù)“預(yù)焊接工藝規(guī)程”指導(dǎo)文件,在本單位技術(shù)人員、檢驗人員監(jiān)督下,由本單位技術(shù)熟練的焊工施焊評定試件。焊接評定試件時不允許返修,但允許道間清理修磨。
d.焊后對試件進(jìn)行外觀檢查、無損檢測不得有裂紋等缺陷,制取試樣進(jìn)行力學(xué)性能試驗和彎曲性能試驗或分析堆焊層的化學(xué)成分,根據(jù)規(guī)定進(jìn)行沖擊試驗。
e.所有檢驗符合要求后匯總資料,填寫“焊接工藝評定報告”,經(jīng)審批后把所有記錄資料報第三方監(jiān)檢人員簽字確認(rèn)后生效,作為編制產(chǎn)品焊接工藝文件的依據(jù)。如果經(jīng)評定不合格,則需要修改工藝參數(shù),重新評定,直到合格為止。
f.經(jīng)第三方確認(rèn)合格的焊接工藝評定資料存入單位技術(shù)檔案保管,焊接工藝人員根據(jù)評定合格的焊接工藝評定報告編制產(chǎn)品焊接工藝文件,指導(dǎo)壓力容器焊接生產(chǎn)。
5、焊接工藝評定需注意的問題及建議
a.專用焊接工藝評定因素按對焊接接頭力學(xué)性能的影響分為主要因素、補加因素和次要因素三類。變更重要因素須重新進(jìn)行焊接工藝評定。當(dāng)規(guī)定進(jìn)行沖擊試驗時,需要增加補加因素為評定因素。變更補加因素需增加相應(yīng)的沖擊試驗。變更次要因素不需要重新評定。
b.焊工考試用焊接工藝應(yīng)參照NB/T47014標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)焊接工藝評定合格。如果本單位產(chǎn)品焊接工藝評定能夠覆蓋焊工考試的范圍,則可作為編制考試用焊接工藝文件的依據(jù)。否則就需參照NB/T47014標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行焊接工藝評定,指導(dǎo)焊工考試。
c.焊接工藝評定標(biāo)準(zhǔn)要求“當(dāng)規(guī)定進(jìn)行沖擊試驗時”,需增加補加因素為評定因素,且影響對接焊縫的評定規(guī)則。“規(guī)定”一般是指三種情況:當(dāng)壓力容器的安全技術(shù)規(guī)范、產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行焊接接頭沖擊試驗時;當(dāng)壓力容器設(shè)計文件或相關(guān)技術(shù)文件規(guī)定進(jìn)行焊接接頭沖擊試驗時;壓力容器產(chǎn)品所選的材料,其材料標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定要做沖擊試驗時,焊接接頭就按材料標(biāo)準(zhǔn)做沖擊試驗。
d.在碳鋼和低合金鋼埋弧焊多層時,改變焊劑類型(中性焊劑、活性焊劑),需要重新進(jìn)行焊接工藝評定。中性焊劑是當(dāng)電弧電壓有很大變化時,并不引起焊縫金屬成分的顯著變化的焊劑,中性焊劑用于多道焊,特別適用于厚度大于25mm的母材的焊接。活性焊劑是指熔敷金屬的元素取決于焊接條件(主要是電弧電壓)的焊劑,活性焊劑中加入少量錳和硅脫氧劑,提高抗氣孔能力和抗裂性能。在埋弧焊焊接工藝評定時要依據(jù)技術(shù)要求選擇焊劑類型,施焊產(chǎn)品的焊劑類型應(yīng)與評定選用的焊劑類型一致。焊接工藝評定選用活性焊劑時,應(yīng)注意焊接參數(shù)的影響,在埋弧焊施焊產(chǎn)品時不但要控制焊接線能量而且還要控制其電弧電壓。
e.存檔焊接工藝評定文件資料應(yīng)記錄清晰、明確。“預(yù)焊接工藝規(guī)程”文件應(yīng)包括采用的焊接方法、所有的通用焊接因素和專用評定因素中的重要因素、補加因素和次要因素,NB/T47014給出了推薦表格,需要注意的是該推薦表格并沒有包括多種焊接方法的全部焊接工藝評定因素。焊接工藝評定報告是記載評定過程試驗及其檢驗結(jié)果并進(jìn)行評價的報告,是焊接工藝評定試件焊接時所用的焊接數(shù)據(jù)的實際記錄,報告由評定單位審批后經(jīng)監(jiān)檢人員簽字確認(rèn)后存入檔案,一份焊接工藝評定報告可以支持多份焊接工藝規(guī)程用于產(chǎn)品焊接。焊接工藝規(guī)程是根據(jù)產(chǎn)品設(shè)計圖樣并依據(jù)合格的焊接工藝評定報告編制的,焊接工藝規(guī)程中的次要因素變更,不需要重新進(jìn)行評定。
6、結(jié) 語
在壓力容器制造行業(yè)焊接工藝人員只有經(jīng)過不斷的理論學(xué)習(xí)、實踐經(jīng)驗的積累,才可以提高焊接工藝人員執(zhí)行焊接工藝評定標(biāo)準(zhǔn)的能力,有利于編制嚴(yán)格合理的焊接工藝,為提高壓力容器產(chǎn)品的焊接質(zhì)量提供技術(shù)保證。
參考文獻(xiàn)
[1]NB/T47014-2011.承壓設(shè)備焊接工藝評定[S].北京:新華出版社,2011
[2]史維琴主編.特種設(shè)備焊接工藝評定及規(guī)程編制[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2012
金屬焊接是起重機生產(chǎn)和后期維護(hù)中的重要組成部分,金屬焊接的質(zhì)量好壞直接關(guān)系著起重機的使用性能。并且在出廠檢驗的程序中,金屬焊接技術(shù)已經(jīng)是一項重要的檢驗指標(biāo)。起重機的使用關(guān)乎著我們的生產(chǎn)和生活,為重型土木建設(shè)等工程作出了巨大的貢獻(xiàn),為了保證起重機的質(zhì)量,延長起重機的數(shù)量,在生產(chǎn)環(huán)節(jié)要對起重機的金屬焊接技術(shù)進(jìn)行嚴(yán)格的把關(guān),并在后期的維護(hù)中加強管理。
一、起重機械制造的焊接工藝評定
(一)評定依據(jù)
國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局特函[2006]50號文件《關(guān)于有關(guān)實施要求的通知》中要求,必須進(jìn)行焊接工藝評定的焊縫,主要是指起重機的主要受力結(jié)構(gòu)部件,應(yīng)對其原材料、焊接材料、接頭的平面度對接錯邊等進(jìn)行嚴(yán)格的檢驗與測定,盡可能地把焊接的缺陷降到最低限度。
(二)評定使用標(biāo)準(zhǔn)
各企業(yè)可參照《蒸汽鍋爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》中的“焊接工藝評定”,制定適合本企業(yè)的科學(xué)的、合理的起重機械的焊接工藝評定標(biāo)準(zhǔn)。嚴(yán)格制定各項工序的評定標(biāo)準(zhǔn)。
(三)評定程序
1.評定立項:工藝技術(shù)部門應(yīng)根據(jù)各個生產(chǎn)單位的起重機械的設(shè)計方案的不同,依據(jù)焊接的原材料,接頭形式,焊接方法以及鋼板等的不同,確定企業(yè)自身所須評定的項目。2.下達(dá)工藝評定文件。3.制定工藝評定的執(zhí)行方案,方案的內(nèi)容應(yīng)有為成功制造起重機械須實行的所有焊接工作,無論是事先的備料還是施焊之后的熱處理等工序,都應(yīng)包括在內(nèi)。4.試件的貯備工作和焊接:試件的焊接應(yīng)由具有操作資格證書且經(jīng)驗豐富的焊工來實行,同時,應(yīng)有工程師全程式的監(jiān)督,記錄好工藝的實測數(shù)據(jù)。5.試件的檢驗:試件施焊完畢之后,首先要進(jìn)行表面的檢驗,其次檢查其是否無損探傷,最后對其接頭的性能做力學(xué)性的實驗。6.填寫好工藝的評定報告:第一部分,記錄試驗的環(huán)境條件,第二部分,記錄各種項目的檢驗結(jié)果。7.評定保管:有關(guān)部門對報告進(jìn)行審批之后,將報告一式兩份,分別交與質(zhì)量管理部門和焊接工藝部門。
二、起重機械焊接常見的質(zhì)量問題
(一)氣孔
焊接氣孔是焊接技術(shù)中的常見質(zhì)量問題,通過對不合格的焊接金屬部位觀察后我們可以發(fā)現(xiàn),存在焊接氣孔的金屬連接處,焊接不平整,表面存在凸起,由于焊接氣泡的大小,致使凸起內(nèi)部中空,并大小形狀不一,通過外力擊打后,焊接處很容易裂開。產(chǎn)生焊接氣孔的主要原因具有多種,焊條受潮、焊接部位不潔凈、電流過大和運棒速度過快等,但其主要的原理相同,都是汽包在焊接后沒有及時的逸出產(chǎn)生的。因此,這就要求技術(shù)人員要根據(jù)焊接的標(biāo)準(zhǔn),對焊接的注意要點和工藝流程進(jìn)行專業(yè)的學(xué)習(xí)與應(yīng)用。
(二)裂縫
1.剛性裂縫:這種裂縫是指通身的縱裂縫,產(chǎn)生的原因是焊接的應(yīng)力作用,比如被焊的起重機械的結(jié)構(gòu)部件的剛性太大,或者焊接時的電流過大等等,都會造成焊接的應(yīng)力過大。2.隙裂縫:起重機械的焊接裂縫具有明顯和不明顯的特性,這主要是由于焊接工藝引起的,除了肉眼能看到的明顯裂縫外,還有細(xì)微狀的裂痕,并具有發(fā)散的特性,雖然在機械表面較難發(fā)現(xiàn),但是存在較大的質(zhì)量隱患。技術(shù)操作中要控制金屬的冷卻溫度,避免隙裂縫的發(fā)生。3.未焊透:在一些較厚的金屬材料的焊接中,極易產(chǎn)生未焊透的現(xiàn)象,尤其在焊接的根部和鈍邊處,經(jīng)常出現(xiàn)焊條未融透致使金屬部件連接不緊密的現(xiàn)象。將未焊透的金屬材質(zhì)與完好的金屬相比,裂縫處的抗疲勞能力有限,在未焊透的金屬連接處由于容易出現(xiàn)裂縫等現(xiàn)象,避免這一現(xiàn)象的主要措施是,在焊接根部采用短電弧的焊接工藝,同時嚴(yán)格規(guī)范焊接流程,檢驗焊接處的灰塵清理,并采用電流值較大的技術(shù)操作進(jìn)行焊接。
三、起重機械焊接質(zhì)量的控制策略
(一)焊工水平的控制
焊接技術(shù)是近幾年來興起的行業(yè),但是,在焊接行業(yè)中人員的專業(yè)素質(zhì)值得思考。較多焊接人員不僅沒有進(jìn)行過專門的訓(xùn)練,對焊接工藝流程掌握的更是粗略,很多從業(yè)人員是為了謀生,在別人的簡單指導(dǎo)下就進(jìn)行了技術(shù)的操作,可見焊接質(zhì)量一般。而焊接技術(shù)分為不同的等級,起重機在焊接中要求技術(shù)較高,應(yīng)聘用資質(zhì)和經(jīng)驗較高的技術(shù)人員,嚴(yán)格執(zhí)行焊接工藝技術(shù),將質(zhì)量控制在允許的范圍內(nèi),保證起重機的有效施工運行。
(二)工藝參數(shù)的控制
焊接過程中的一整套技術(shù)規(guī)定。包括焊接方法、焊前準(zhǔn)備、焊接材料、焊接設(shè)備、焊接順序、焊接操作、工藝參數(shù)以及焊后熱處理等。只有工藝過程得到保證,才能獲得優(yōu)質(zhì)的起重機械。
(三)焊接原材料控制
焊接材料的選擇是起重機械焊接質(zhì)量的影響因素之一,在原料的采購上,技術(shù)人員要根據(jù)工藝的需要,查看原材料的標(biāo)識、出廠地、生產(chǎn)日期和合格標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)認(rèn)定等,對焊條和焊劑等,通過外觀的觀察確定質(zhì)量問題。
(四)焊接設(shè)備的控制
焊接設(shè)備除了有焊條和焊鉗外,更重要的是電焊機。電焊機是實現(xiàn)整個電焊過程的能量來源,重型機械焊接質(zhì)量的的好壞與電焊機的工藝參數(shù)具有直接的聯(lián)系。電焊機主要是通過電源的接通為工藝提供一定的電流和電壓,根據(jù)工藝的焊接情形,通過調(diào)節(jié)電流大小和電壓的控制,實施具體的焊接工藝。
(五)施焊溫度和濕度環(huán)境的控制
在重型機械的焊接過程中,焊接 環(huán)境對工藝質(zhì)量有著較大的而影響。在工藝操作中施工人員主要注意溫度和濕度的控制,避免在陰雨天氣和潮濕的天氣中作業(yè),將焊接濕度控制在90%以下。氫氣是焊接過程中的保護(hù)氣,在焊接處由于溫度過高,金屬容易被氧化,通過氫氣的連通,將被氧化的物質(zhì)進(jìn)行化學(xué)還原反應(yīng),再次變?yōu)榻饘賳钨|(zhì),而氫氣是水分的組成化學(xué)元素,避免水分進(jìn)入熔池影響焊接質(zhì)量。
中圖分類號: P755 文獻(xiàn)標(biāo)識碼: A 文章編號:
自80年代初我國實行改革開放政策以來,通過引進(jìn)國外先進(jìn)制造技術(shù),已逐步將焊接工藝評定作為企業(yè)保證焊接質(zhì)量必不可少的重要環(huán)節(jié),對控制產(chǎn)品焊接質(zhì)量取得了十分顯著的效果。但同時也必須看到,生產(chǎn)企業(yè)在完成焊接工藝評定工作中也還存在著不少值得重視的問題。由于焊接工藝本身可變參數(shù)繁多。對焊接質(zhì)量的影響因素也十分復(fù)雜。因此,在企業(yè)中既要使焊接工藝評定工作不流于形式,使其成為控制產(chǎn)品焊接質(zhì)量的有效手段,又要避免耗資可觀的重復(fù)評定,使企業(yè)能在最經(jīng)濟(jì)的條件下完成必要的焊接工藝評定,確實是一項相當(dāng)困難的任務(wù)。加之,我國現(xiàn)行的幾種焊接工藝評定標(biāo)準(zhǔn)還不盡完善和合理。并且隨著國際項目的不斷增多,國際監(jiān)理公司的介入,對產(chǎn)品的焊接質(zhì)量提出了更為嚴(yán)格的要求。而外方在工程的技術(shù)協(xié)議中更多的會提出要依照用戶所在國家或國際上知名的焊接標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行,例如美國焊接協(xié)會的《AWS D1.1/1.1M鋼結(jié)構(gòu)焊接規(guī)范》(以下簡稱《規(guī)范》)等等,又進(jìn)一步加大了這項工作的難度。下面簡要介紹一下AWS D1.1焊接標(biāo)準(zhǔn)中焊接工藝評定的一般流程及注意事項。
焊接工藝評定就是對事前擬訂的焊接工藝規(guī)程能否焊出合乎質(zhì)量要求的焊接接頭進(jìn)行評價。基本做法是利用所擬訂的焊接工藝規(guī)程對試件進(jìn)行焊接,然后檢驗所焊接頭的質(zhì)量。凡符合要求的,評為合格,該焊接工藝可用于生產(chǎn),否則為不合格,須重新擬訂焊接工藝規(guī)程,再次評定,直至符合要求為止。
焊接工藝評定一般流程為:
1.焊接工藝評定立項。通常由生產(chǎn)單位的設(shè)計或工藝技術(shù)管理部門跟據(jù)新產(chǎn)品材料、接頭形式、所采用的焊接方法和鋼板厚度范圍,以及老產(chǎn)品在生產(chǎn)過程中因材料或焊接工藝的重大改變,需重新編制焊接工藝規(guī)程時,提出需要焊接工藝評定的項目。
2.下達(dá)焊接工藝評定指導(dǎo)書。所提出的焊接工藝評定項目經(jīng)過一定審批程序后,根據(jù)焊接標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)品的技術(shù)要求編制焊接工藝評定指導(dǎo)書。其內(nèi)容包括: 標(biāo)識編號、接頭形式、母材焊材金屬牌號與規(guī)格、對接頭性能要求、檢驗項目和合格標(biāo)準(zhǔn)等。
3.編制焊接工藝規(guī)程。由焊接工藝工程師按照焊接工藝評定指導(dǎo)提出的條件和技術(shù)要求進(jìn)行編制。
4.編制焊接工藝評定試驗執(zhí)行計劃。計劃內(nèi)容包括為完成所有焊接工藝評定試驗的全部工作。從試件備料、坡口加工、試件組焊、焊后熱處理、無損檢測和理化檢驗等的計劃進(jìn)度、費用預(yù)算、負(fù)責(zé)單位、協(xié)作單位分工及要求等。
5.試件的準(zhǔn)備和焊接試驗計劃經(jīng)批準(zhǔn)后即按焊接工藝規(guī)程,領(lǐng)料、加工試件、組裝試件、焊材烘干和焊接。試件的焊接應(yīng)由考試合格的熟練焊工。按焊接工藝規(guī)程規(guī)定的各種工藝參數(shù)焊接。焊接全過程在焊接工程師監(jiān)督下進(jìn)行。并記錄焊接工藝參數(shù)的實測數(shù)據(jù)。如試件要求焊后熱處理,則應(yīng)記錄熱處理過程的實際溫度和保溫時間。
6.試件的檢驗。試件焊完后先講行外觀檢查,然后進(jìn)行無損探傷,最后進(jìn)行接頭的力學(xué)性能試驗。如檢驗不合格,則分析原因,重新編制焊接工藝規(guī)程。重焊試件。
7.編寫焊接工藝評定報告所要求評定的項目經(jīng)檢驗全部合格后,即可編寫焊接工藝評定報告。報告內(nèi)容大體分成兩大部分:第一部分是記錄焊接工藝評定試驗的條件,包括試件材料牌號、接頭形式、焊接位置、焊接材料、保護(hù)氣體、預(yù)熱溫度、焊后熱處理制度、焊接能量參數(shù)等;第二部分是記錄各項檢驗結(jié)果,其中包括拉伸、彎曲、外觀檢驗、沖擊、宏觀金相、無損檢驗等。報告由完成該項評定試驗的焊接工程師填寫并簽字,內(nèi)容必須真實完整。
中圖分類號:TH49 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A
目前,壓力容器焊接工藝評定是眾多壓力管道施工單位所經(jīng)常遇到的問題,但由于對焊接工藝評定標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)識和理解上的偏差,經(jīng)常會遇到焊接工藝評定覆蓋范圍問題,或覆蓋范圍重疊,導(dǎo)致評定項目重復(fù),或覆蓋范圍斷檔,造成評定項目空缺,不能覆蓋當(dāng)前所遇到的壓力容器產(chǎn)品。鑒于此,很有必要對焊接工藝評定的項目進(jìn)行合理優(yōu)化和整合,在確定焊接工藝因素的情況下,克服覆蓋范圍重疊和斷檔問題,減少焊接工藝評定數(shù)量,同時也為企業(yè)節(jié)省相關(guān)費用。
《承壓設(shè)備焊接工藝評定》NB/T47011-2011于2011年10月1日起實施,在取代原有《承壓焊接工藝評定》JB/T4708-2005基礎(chǔ)上,對壓力管道焊接工藝評定進(jìn)行了重新修訂,結(jié)合《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》TSG R0004-2009要求,根據(jù)金屬材料的化學(xué)成分、力學(xué)性能和焊接性能, 將鋼制壓力容器母材分為20余類,其中最常用的可以分為兩類:一類是碳鋼和低合金鋼(Fe-1、Fe-2、Fe-3、Fe-4、Fe-5A),另一類是鉻鎳奧氏體不銹鋼(Fe-8);焊接方法有以下幾種:氣焊(OFW)、焊條電弧焊(SMAW)、埋弧焊(SAW)、鎢極氣體保護(hù)焊(GTAW)、熔化極氣體保護(hù)焊 (GMAW 和 FCAW)、電渣焊(ESW)、等離子弧焊(PAW)、摩擦焊(FRW)、螺柱焊(SW)和堆焊。其中焊條電弧焊(SMAW)、埋弧焊(SAW)和鎢極氣體保護(hù)焊(GTAW)為最常用的三種焊接方法。
和原來《承壓焊接工藝評定》JB/T4708比較,《承壓設(shè)備焊接工藝評定》NB/T47011-2011主要修訂內(nèi)容如下:
一、范圍
1、適用范圍從壓力容器擴(kuò)大到鍋爐、壓力容器與壓力管道;
2、金屬材料從鋼擴(kuò)大到鋼、鋁、鈦、銅、鎳 ;
3、焊接方法增加了等離子弧焊、摩擦焊、氣電立焊和螺柱電弧焊;
4、評定曾加了復(fù)合金屬材料、換熱管與管板和螺柱電弧焊;
5、撤消了型式試件的評定。
二、術(shù)語與定義增加了8個內(nèi)容
1、焊接工藝評定
2、預(yù)焊接工藝規(guī)程(pWPS)
3、焊接工藝規(guī)程WPS
4、焊接作業(yè)指導(dǎo)書(WWI)weldingworkingstruction
5、焊接工藝附加評定
6、在焊件和試件中加入了堆焊層。
7、螺柱電弧焊
8、缺欠
三、工藝評定因素及通用評定規(guī)則
評定因素分為通用和專用兩部分,其中通用分類包括焊接方法、金屬材料(母材)、填充金屬、焊后熱處理和試件厚度。專用部分包括重要、補加和次要三個類型。
按照《承壓設(shè)備焊接工藝評定》NB/T47014-2011要求,焊接工藝評定流程為:擬定pWPS—評定pWPS—形成PQR—編制或制定WPS,此WPS中所記錄的焊接工藝評定因素應(yīng)是一個在將來焊接生產(chǎn)時可能使用的范圍,生產(chǎn)作業(yè)時根據(jù)WPS編制用于各特定產(chǎn)品的具體的焊接作業(yè)文件即WWI,作為指導(dǎo)焊工施焊的操作性文件。
下面,從常用的母材和焊接方法,在不進(jìn)行焊后熱處理(AW)狀態(tài)下,對鋼制壓力容器焊接工藝評定的完成提出以下優(yōu)化意見,供大家參考:
(1)、碳鋼和低合金鋼
為充分利用工藝評定的覆蓋范圍,在擬定預(yù)焊接工藝規(guī)程(pWPS)時,選擇焊接工藝評定時間的厚度分別為4mm、8mm和38mm,評定合格后,則他們的焊接母材厚度范圍將分別為2~8mm、8~16mm和16~200mm。這樣只用三個焊接工藝評定項目即可不間斷地覆蓋2~200mm的所有厚度。具體如表1所示:
表1
序號 焊接方法 熱處理
類別 試件母材厚度
(mm) 焊件母材厚度覆蓋范圍(mm)
1 SMAW、
SAW和
GTAW AW 4 2~8
2 8 8~16
3 38 16~200
根據(jù)排列組合原則,每個厚度的母材根據(jù)焊接方法不同各有三個不同的焊接工藝評定,但實際操作中,對于中厚度(如8mm)和厚板(如18mm),可以采用兩種或三種不同的焊接方法的組合評定來代替分別評定,以減少焊接工藝評定的數(shù)量。
(2)、鉻鎳奧氏體不銹鋼
鉻鎳奧氏體不銹鋼壓力容易,一般不進(jìn)行焊后熱處理,而對于溫度大于或等于-196℃的鉻鎳奧氏體不銹鋼母材可免做沖擊試驗。但GB150.4-2011《壓力容器 第4部分:制造、檢驗和驗收》7.2.3規(guī)定“當(dāng)設(shè)計溫度低于-100℃且不低于196℃的鉻鎳奧氏體不銹鋼制容器在相應(yīng)的焊接工藝評定中,應(yīng)進(jìn)行焊縫金屬的低溫夏比(V型缺口)沖擊試驗,在不高于設(shè)計溫度下的沖擊吸收功(KV2)不得小于31J(當(dāng)設(shè)計溫度低于-192℃時,其沖擊試驗溫度取-192℃)”。故對于鉻鎳奧氏體不銹鋼制壓力容器,其焊接接頭的焊接工藝評定項目,則需要分為不要求焊縫金屬進(jìn)行沖擊試驗和要求焊縫金屬進(jìn)行低于-100℃的低溫沖擊試驗兩種情況(詳見表2、表3)。
表2
序號 試件母
材類別 焊接方法 熱處理類別 試件母材厚度(mm) 焊件母材厚度覆蓋范圍(mm)
1 不要求焊縫金屬進(jìn)行沖擊試驗) SMAW、
SAW和
GTAW AW 6 1.5~12
2 38 5~200
表3
序號 試件母
材類別 焊接方法 熱處理類別 試件母材厚度(mm) 焊件母材厚度覆蓋范圍(mm)
1 要求焊縫金屬進(jìn)行沖擊試驗) SMAW、
SAW和
GTAW AW 4 2~8
2 8 8~16
3 38 16~200
根據(jù)《承壓設(shè)備焊接工藝評定》NB/T47011-2011和《承壓焊接工藝評定》JB/T4708要求,按照常用母材組別種類,在不考慮焊后熱處理的情況下,鋼制壓力容器常用焊接工藝評定項目具體明細(xì)如表4所示:
表4
試件母材組別 焊接方法 試件母材厚度(mm) 焊件母材厚度覆蓋范圍(mm) WPQ項次
Fe-1 SMAW 4 8 16 38 2~200 4
SAW 8 16 38 8~200 3
GTAW 4 8 16 38 2~200 4
Fe-3 SMAW 4 8 16 38 2~200 4
SAW 8 16 38 8~200 3
GTAW 4 8 16 38 2~200 4
Fe-8(不要求焊縫金屬進(jìn)行沖擊試驗) SMAW 6 38 1.5~200 2
SAW 38 5~200 1
GTAW 6 38 1.5~200 2
Fe-8(要求焊縫金屬進(jìn)行低于-100℃低溫沖擊試驗) SMAW 4 8 38 2~200 3
SAW 8 38 8~200 2
GTAW 4 8 38 2~200 3
合計 35
結(jié)論
綜上所述,在《承壓設(shè)備焊接工藝評定》NB/T47014-2011實施后,鋼制壓力容器施工企業(yè)可以在理解新的標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上按照本文所述內(nèi)容,對鋼制壓力容器的焊接工藝評定進(jìn)行優(yōu)化。在常用母材和焊接方法、不考慮焊后熱處理(AW)狀態(tài)下,只需完成表中所列35個焊接工藝評定項目即可做到既不出現(xiàn)過多重疊,又能保證全部覆蓋范圍,同時又能節(jié)省企業(yè)相關(guān)費用的優(yōu)化效果。
參考文獻(xiàn):
1、《承壓設(shè)備焊接工藝評定》NB/T47014-2011;
中圖分類號:C93文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A文章編號:1673-291X(2011)09-0313-02
隨著社會的發(fā)展,起重機械的應(yīng)用越來越廣泛。據(jù)統(tǒng)計,目前中國已成為世界起重機械制造、使用大國,并以每年15%左右的速度遞增,事故率居八類特種設(shè)備前列且呈高發(fā)態(tài)勢。因焊接質(zhì)量問題發(fā)生糾紛及事故,占整個起重機械制造環(huán)節(jié)的70%左右。因此,焊接對起重機械的產(chǎn)品質(zhì)量至關(guān)重要。通過實際工作來看,焊接工藝評定工作做得差距較大,存在的問題較多。現(xiàn)選定某經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)中等地區(qū)10家橋門式起重機制造企業(yè),其中A級3家,B級3家,C級4家,就焊接工藝評定工作進(jìn)行調(diào)查研究。通過調(diào)查分析來看,A級制造企業(yè)有兩家對焊接工藝評定有一定的認(rèn)識,執(zhí)行較好,一家對此沒有認(rèn)識,認(rèn)為必要性不大;B、C級制造企業(yè)對此全部沒有認(rèn)識,或者說不懂什么是焊接工藝評定。本次調(diào)查80%的制造企業(yè)都存在較多問題。通過分析,導(dǎo)致問題發(fā)生的原因:一是起重機制造在中國起步較晚,基礎(chǔ)薄弱;二是制造企業(yè)重視程度不足,認(rèn)識錯誤;三是中小制造企業(yè)技術(shù)力量不足,邯鄲學(xué)步,依賴大企業(yè);四是缺乏專門的規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)。為更好地保證起重機焊接質(zhì)量經(jīng)分析研究提出以下對策。
1.制造企業(yè)應(yīng)充分認(rèn)識進(jìn)行焊接工藝評定是整個焊接工作的前提。焊接是制造橋門式起重機的重要工藝,對產(chǎn)品質(zhì)量起決定作用。起重機焊接質(zhì)量包括諸多方面的內(nèi)容:焊縫外觀、焊接缺陷、焊接變形與應(yīng)力、焊接接頭的使用性能和焊接接頭外型尺寸等。對焊接質(zhì)量,焊前需要在試件上進(jìn)行驗證,并評定施焊單位的能力,這就是焊接工藝評定。只有評定合格,才能施焊產(chǎn)品。否則,焊接質(zhì)量就難以得到保證。所以,各制造企業(yè)管理層,尤其是法人代表、質(zhì)保工程師和焊接系統(tǒng)責(zé)任人,必須高度重視起重機械的焊接工藝評定工作。
2.焊接工藝評定不允許從外單位輸入,必須依靠自己。焊接工藝評定應(yīng)在本單位進(jìn)行,不允許“照抄”或“輸入”外單位的焊接工藝評定。調(diào)查中,制造起重機械的法人代表,特別是B、C級企業(yè),往往知識水平不高,對銷售工作特別關(guān)注,對焊接工作則不重視。還有很多人認(rèn)為,焊接工藝評定沒有必要,是實際生產(chǎn)條件的機械重復(fù),這種認(rèn)識是非常錯誤的。究其原因是對焊接工藝評定的目的不清楚,對焊接不重視。當(dāng)用到焊接工藝文件時,依賴性太強,一般通過正常或非正常渠道從外部索取。這種從外單位得到圖紙或工藝,特別是通過非正常渠道獲得,難免會有錯誤,直接造成產(chǎn)品焊接質(zhì)量下降,甚至是發(fā)生事故。如某制造企業(yè)在焊接一臺QD80/20-
22.5A5通用橋式起重機箱型主梁時,由于是第一次制造沒有經(jīng)驗,所以照搬借用一老企業(yè)的圖紙,自己也沒有做焊接工藝評定。因此,在接近端梁1/4處,不等厚板連接時,采用的焊接電流過小,導(dǎo)致嚴(yán)重未焊透,充其量是“熱貼”,幸虧在設(shè)備出廠前發(fā)現(xiàn)了這一缺陷,在制造廠返工兩次,終于合格。我們知道1/4處受剪應(yīng)力是最大的,如果設(shè)備投入使用,會釀成主梁折斷事故,損失慘重。橋門式起重機的端梁、小車架開焊,導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量事故,更是多見。在調(diào)查中60%的制造企業(yè)的起重機械焊接工藝,小企業(yè)照搬大企業(yè)、新企業(yè)照搬老企業(yè),設(shè)計文件是別人家的,焊接工藝文件是別人家的,自己根本不會計算,真正自己的東西很少,出現(xiàn)“有證無能”的現(xiàn)象。久而久之形成制造企業(yè)不像一個企業(yè),而只像一個生產(chǎn)車間的局面。對此,制造企業(yè)稀里糊涂,根本不知道怎樣去改進(jìn),錯了甚至還振振有詞、理直氣壯,一錯再錯。
3.焊接工藝評定與焊工技能評價不能混為一談,必須明確二者的根本區(qū)別。對焊工技能評價的目的是要求焊工按照評定合格的焊接工藝焊出沒有超標(biāo)缺陷的焊縫。焊接工藝評定的目的在于驗證焊接工藝指導(dǎo)書的正確性及本單位的施焊能力,焊接工藝正確與否的標(biāo)志在于焊接接頭的使用性能是否符合要求,若符合要求,則證明所擬定的焊接工藝是正確的。對于合格焊縫而言,一是接頭性能應(yīng)符合要求,二是焊縫沒有超標(biāo)缺陷,這就很好地說明了焊接工藝評定與焊工技能評價之間的關(guān)系。換句話說,一條焊縫如果合格焊工遵循經(jīng)評定合格的焊接工藝,那么焊接質(zhì)量就得到了保證;如果不遵循經(jīng)評定合格的焊接工藝,不管焊工技能多高,則焊接質(zhì)量就得不到保證。因此,焊接工藝評定與焊工技能評價不能混為一談。調(diào)查中,60%的制造單位認(rèn)為,只要焊工有證,焊接工藝評定沒有必要。這種認(rèn)識是非常錯誤的。
4.橋門式起重機焊接工藝評定的重要因素、補加因素和次要因素不清,必須區(qū)別對待。重要因素是指影響焊接接頭抗拉強度和彎曲性能的焊接工藝因素,如焊接方法、母材類別、焊條牌號、保護(hù)氣體種類等。補加因素是指影響焊接接頭沖擊韌性的焊接工藝因素,如焊接電流的種類和極性等。次要因素是指對要求測定的力學(xué)性能無明顯影響的焊接工藝因素,如坡口形式等。當(dāng)變更任何一個重要因素時都必須重新進(jìn)行焊接工藝評定,當(dāng)變更次要因素時不需要重新進(jìn)行焊接工藝評定。當(dāng)有沖擊要求時,補加因素上升為重要因素,否則,就成為次要因素。當(dāng)同一條焊縫使用兩種或兩種以上焊接方法或重要因素、補加因素不同的焊接工藝時,可按每種焊接方法或焊接工藝分別進(jìn)行評定;亦可使用兩種或兩種以上焊接方法、焊接工藝焊接試件,進(jìn)行組合評定。通過調(diào)查分析來看,橋門式起重機用所涉及到的焊接方法是焊條焊、氣體保護(hù)焊、埋弧焊、自動焊四種;所涉及到的母材是Q235、Q345。通過與承壓類設(shè)備對比,結(jié)合實際分析來看,預(yù)熱和焊后熱處理對橋門式起重機不適用;其他重要因素如果發(fā)生變更,則必須重新做焊接工藝評定,如母材從Q235變?yōu)镼345,厚度超出覆蓋范圍,焊接方法從SMAW變?yōu)镚MAW等等。橋門式起重機對焊接接頭無沖擊要求,因此,補加因素降為次要因素。
5.橋門式起重機主要受力構(gòu)件的對接焊縫與角接焊縫應(yīng)區(qū)別對待。橋式起重機的主梁、端梁、小車架、吊具橫梁及門式起重機的主梁、支腿為主要受力構(gòu)件;主要受力結(jié)構(gòu)件的焊接應(yīng)當(dāng)符合相關(guān)焊接標(biāo)準(zhǔn)的要求(參見TSG Q0002-2008及TSG Q7001-2006)。這就要求主要受力構(gòu)件受拉區(qū)、受壓區(qū)的對接焊縫均必須首先做焊接工藝評定。TSG Q0002-2008規(guī)定:冶金橋式起重機,對偏軌箱形梁及帶副桁架的單腹板梁,其上翼緣部分應(yīng)當(dāng)優(yōu)先采用T型鋼,否則主腹板與受壓翼緣板的連接應(yīng)當(dāng)采用雙面連續(xù)焊縫,并且焊透。那么,這種情況下,角焊縫必須做焊接工藝評定。
對于其他類型的角焊縫(如箱型梁四條角焊縫、大小筋板及水平拉筋角焊縫)如果標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和技術(shù)文件中規(guī)定必須焊透,那么必須要做焊接工藝評定;如果不要求焊透,那么是否需要做焊接工藝評定呢?通過分析研究,參照J(rèn)B4708-2000《鋼制壓力容器焊接工藝評定》和《蒸汽鍋爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》,得出結(jié)論:可以不用重新做焊接工藝評定,僅參照腹板對接接頭對接焊縫的焊接參數(shù)即可。如:SAW四條角焊縫,腹板δ =6mm 蓋板δ =8mm,可以借用板厚為δ =6mm的對接焊接的參數(shù)制定焊接工藝指導(dǎo)書,如:I=340A,V=24V,焊接速度=300mm/min。
6.執(zhí)行的規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)滯后。起重機械目前尚無專門的焊接工藝評定標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范,各制造企業(yè)可與監(jiān)檢機構(gòu)商議,參照1996年8月19日勞動部勞部發(fā)[1996]276號《蒸汽鍋爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》附錄Ⅰ“焊接工藝評定”,制定本企業(yè)的起重機械焊接工藝評定準(zhǔn)則(參見質(zhì)檢特函 [2006]50號文)。專門正式的起重機械焊接工藝評定的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn),直到現(xiàn)在也未見頒布。這樣就給橋門式起重機的焊接工藝評定工作帶來一定的混亂。所以,急需出臺專門關(guān)于起重機的焊接工藝評定的規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)。在規(guī)定中應(yīng)明確:哪些焊縫需要做焊接工藝評定?不要求焊透的T型接頭角焊縫、角接接頭角焊縫怎樣處理等等情況。
橋門式起重機焊接工藝評定工作,實際情況較差,而焊接工藝評定全部采用鍋爐、壓力容器的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范,又有些過于嚴(yán)格。本著科學(xué)、合理、實效的原則應(yīng)折衷處理。盡快出臺一部關(guān)于起重機焊接工藝評定規(guī)范或標(biāo)準(zhǔn),以規(guī)范和約束起重機的制造焊接行為,保障設(shè)備的安全運行。
參考文獻(xiàn):
[1]鋼制壓力容器焊接工藝評定[Z],JB4708-2000.
計算機輔助工藝設(shè)計(Computer Aided Process Planning)是將產(chǎn)品設(shè)計信息和加工條件,通過計算機借助于工藝數(shù)據(jù)庫,轉(zhuǎn)換成加工工藝規(guī)程。通過應(yīng)用計算機來輔助焊接工藝設(shè)計的過程。在此過程中,計算機對焊接工藝設(shè)計過程的各項數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、存儲并打印出規(guī)范的報告書,并可對信息進(jìn)行歸納、設(shè)計、運算和分析。其速度快,信息存儲量大,可實現(xiàn)焊接工藝文件的優(yōu)化設(shè)計。在確保焊接質(zhì)量的前提下,可以快速選擇既經(jīng)濟(jì)又合理地焊接工藝,并同時體現(xiàn)科學(xué)性和先進(jìn)性[1]。
要提高焊接結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和性能,一個至關(guān)重要的因素就是合理地選擇焊接工藝參數(shù),制定正確的焊接工藝,并嚴(yán)格執(zhí)行焊接工藝。但由于焊接過程本身的復(fù)雜性、多因素性、經(jīng)驗性,使得焊接工藝參數(shù)的選擇困難,其步驟多而繁雜。因此決定了焊接工藝參數(shù)的確定是計算機輔助焊接工藝設(shè)計中至關(guān)重要的一環(huán),其邏輯關(guān)系的確定決定了輔助工藝設(shè)計系統(tǒng)的成敗。
1 輔助焊接工藝設(shè)計
在進(jìn)行焊接工藝設(shè)計時,焊接工藝設(shè)計向?qū)Ц鶕?jù)工藝設(shè)計人員所選擇的初始條件運用知識庫中的知識,進(jìn)行邏輯推理,在與設(shè)計人員的交互過程中最終實現(xiàn)焊接工藝的設(shè)計。具體工藝設(shè)計步驟如下:
1.1 選擇初始條件
在焊接工藝設(shè)計中需要的選擇初始條件包括母材牌號、母材組合方式、母材規(guī)格、母材狀態(tài)、焊接結(jié)構(gòu)類型、焊接位置等。系統(tǒng)這些初始條件作為下步工藝設(shè)計的基礎(chǔ)。
1.2 焊接方法和材料
系統(tǒng)根據(jù)初始條件中選擇的母材種類和母材規(guī)格來給出可以選用的焊接方法。在選擇焊接方法后,工藝設(shè)計人員根據(jù)所選的焊接方法在材料以及焊材規(guī)格中做出選擇。
1.3 焊接接頭與坡口設(shè)計
系統(tǒng)根據(jù)前面選擇的條件給出可采用的接頭形式供選擇。本系統(tǒng)涉及的焊接接頭形式有三種:對接、搭接、角接。在用戶做出選擇以后,系統(tǒng)自動給出可選用的坡口形式,然后系統(tǒng)從坡口圖形庫中調(diào)出并顯示相應(yīng)的坡口圖供工藝設(shè)計人員選擇、修改或設(shè)計。
1.4 焊前清理及預(yù)熱
系統(tǒng)根據(jù)所選擇的母材牌號、母材規(guī)格、母材狀態(tài)和焊接方法自動給出推薦的和可用的焊前處理類型及方法、預(yù)熱溫度、層間溫度和中間熱處理制度供用戶選擇,或由工藝設(shè)計人員進(jìn)行定制設(shè)計。
1.5 焊接工藝參數(shù)設(shè)計
系統(tǒng)根據(jù)母材種類、母材規(guī)格、焊接方法和焊材規(guī)格給出了較優(yōu)的工藝參數(shù)供工藝設(shè)計人員選擇或修改使用。不同的焊接方法工藝參數(shù)的確定也不同,如點焊,焊接工藝參數(shù)根據(jù)焊件的材料種類和厚度來選擇,首先確定熔核直徑及電極的端面形狀和尺寸,然后根據(jù)電極端直徑選定電極壓力、焊接時間和焊接電流。
1.6 焊后處理
系統(tǒng)根據(jù)上面設(shè)計的結(jié)果給出推薦的參數(shù),以選擇焊后熱處理溫度、加熱方式、焊后消氫處理溫度和時間、焊縫處理以及焊縫質(zhì)量檢驗要求等。確定以上工藝設(shè)計流程之后,就要具體到每一步驟地實現(xiàn),并且要使其方便于程序的設(shè)計。整個工藝設(shè)計的重點放在工藝參數(shù)的確定。
2 工藝參數(shù)邏輯關(guān)系確定
焊接工藝參數(shù)(焊接規(guī)范),是指焊接時為保證焊接質(zhì)量而選定的各項參數(shù)(如焊接電流,焊接時間,焊接速度等)的總稱。合適的規(guī)范參數(shù)是實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)焊接的重要條件。焊接工藝參數(shù)的確定具有如下特點:
2.1 與焊接工藝評定標(biāo)準(zhǔn)和工藝標(biāo)準(zhǔn)密切相關(guān)
在制定焊接工藝時,要依據(jù)焊接工藝標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行工藝參數(shù)設(shè)計,然后按工藝評定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行工藝評定,以驗證所設(shè)計的工藝參數(shù)是否合理。
2.2 需要考慮的各種影響因素比較多,涉及的相關(guān)信息量大
諸如焊接方法、材料種類、接頭厚度、焊材種類、焊后熱處理制度等都是必須加以考慮的因素。而各種因素包括的具體內(nèi)容也相當(dāng)多,比如焊接材料,就有焊條、焊絲、焊劑、鎢極、保護(hù)氣體等五種,每種焊材又包含若干個子類,而每個子類又包括若干具體的焊材。
下面以點焊為例探討程式化確定工藝參數(shù)邏輯關(guān)系:
點焊規(guī)范參數(shù)的選擇主要取決于金屬材料的性質(zhì)、板厚及所用設(shè)備的特點(能提供的焊接電流波形和壓力曲線)。點焊的工藝參數(shù)主要有焊接電流Iw、焊接時間tw、電極壓力Fw、和電極工作面尺寸等,它們之間密切相關(guān),而且可在相當(dāng)大的范圍內(nèi)變化來控制焊點的質(zhì)量。點焊工藝參數(shù)的選擇就是確定出焊接每個焊點所需的電極直徑、焊接電流、通電時間、和電極力等。選擇的基本出發(fā)點是保證獲得滿足強度要求的焊點。這種焊點必須沒有內(nèi)外缺陷,且具有與厚度相適應(yīng)的熔核直徑和焊透率。選擇的主要依據(jù)是焊件的材料特點、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特點、和焊接設(shè)備特點。確定點焊工藝參數(shù)的一般程序是:第一步初選各參數(shù),第二步現(xiàn)場工藝試驗并進(jìn)行調(diào)整與修正,最后確定出最佳參數(shù)。初步選擇工藝參數(shù)是關(guān)鍵。有多種初選方法,目前熱計算方法困難很大而沒有被采用,更多的是理論分析與經(jīng)驗相結(jié)合進(jìn)行初選。任何初選方法的工藝參數(shù)都要經(jīng)現(xiàn)場工藝試驗進(jìn)行檢驗,達(dá)不到技術(shù)要求的必須進(jìn)行調(diào)整與修正。
初選工藝參數(shù)方法主要有三種:(1)簡易圖表法;(2)近似資料換算法;(3)查表法。
點焊工藝參數(shù)通常應(yīng)根據(jù)焊件的材料種類和厚度來選擇,首先并按所要求的熔核直徑確定電極的端面形狀和尺寸,然后根據(jù)電極直徑選定焊接電流、電極壓力和焊接時間。而在編程過程中,關(guān)鍵需解決的地方是給出未知中間值時工藝參數(shù)確定。即給出中間值時如何根據(jù)初選方法確定其具體工藝參數(shù)。為方便編程的需要,在此我們選擇近似資料換算法進(jìn)行參數(shù)確定工作。近似資料換算法是當(dāng)一種材料某一厚度的焊接工藝參數(shù)已知,欲選材料相同或相近,但厚度不同的工藝參數(shù)時,可用下式進(jìn)行換算:
Ix=I0(dx/d0)0.8; tx=t0(dx/d0)1.2; Fw=F0(dx/d0)1.3
d0 、I0 、t0 、F0-----已知某一厚度點焊時的電極直徑、焊接電流、焊接時間和電極力
dx 、Ix 、tx 、Fw -----材料相同或相似,厚度不同時待選的工藝參數(shù)(dx按dx=5√d求出)
而對其它工藝參數(shù)的確定用到的經(jīng)驗公式如下[2]:
(1)d=2d+3;(2)η=30~70;(3)c’?0.2d;(4)e>8d;(5)s>6d。
d:熔核直徑(mm)η:熔透率(%)c’:壓痕深度(mm)e:點距(mm)s:邊距(mm)(b) d:薄件厚度(mm)c:間隙(mm)。
工藝參數(shù)確定示例如下:如已知低碳鋼d=2mm 確定其硬規(guī)范參數(shù)。
(1)依公式d=2d+3;得熔核直徑 d=7mm;(2)依公式D=(1.1~1.2)d,得電極頭端面直徑 D=9mm ,即dx (3)依公式 Ix=I0(dx/d0)0.8;tx=t0(dx/d0)1.2;Fw=F0(dx/d0)1.3。
最后,可通過下面工藝參數(shù)表1查找最相近板厚工藝參數(shù)代入計算得Ix、tx、Fw
表1 低碳鋼焊件點焊典型焊接工藝參數(shù)[3]
板厚/mm 熔核直徑/mm 電極端直徑/mm 電極直徑/mm 最小點距/mm 最小搭接量/mm 電極壓力/mm 焊接時間/周 焊接電流/kA
0.4 4.0 3.2 10 8 10 1.15 4 5.2
0.5 4.3 4.8 10 9 11 1.35 5 6.0
0.6 4.7 4.8 10 10 11 1.50 6 6.6
0.8 5.3 4.8 10 12 11 1.90 7 7.8
1.0 5.8 6.4 10 18 12 2.25 8 8.8
1.2 6.2 6.4 13 20 14 2.70 10 9.8
1.6 6.9 6.4 13 27 16 3.60 13 11.5
1.8 7.4 8.0 16 31 17 4.10 15 12.5
2.0 7.9 8.0 16 35 18 4.70 17 13.3
2.3 8.6 8.0 16 40 20 5.80 20 15.0
3.2 10.3 9.5 16 50 22 8.20 27 17.4
另外,在點焊工藝設(shè)計時對于是否要考慮點焊電阻(包括接觸電阻、焊件內(nèi)部電阻)對工藝參數(shù),尤其是焊接電流的影響。在電阻焊中,除閃光對焊,其它電阻焊焊接方法的接觸電阻在焊接過程中隨溫度升高而很快消失。若用常規(guī)焊接條件做點焊,其接觸電阻產(chǎn)生的熱量與總熱量之比不超過10%,即占熔核形成所需熱量的比例不大,但在很短的時間完成的點焊,如電容儲能點焊,接觸電阻在形成融合所需的熱量都起決定性的作用。在這種情況下保持接觸電阻的穩(wěn)定十分重要,故必須保證焊件表面準(zhǔn)備良好。對于其它點焊母材,如鋁合金、低合金鋼、不銹鋼、高溫合金、鈦及鈦合金、銅及銅合金、鍍鋅鋼板、淬火鋼等等,它們的工藝參數(shù)確定過程,除個別工藝參數(shù)的不同,與低碳鋼是類似的過程,在此不再一一詳述。焊接過程是一個多因素影響的復(fù)雜過程,要綜合考慮各個條件的影響,而工藝參數(shù)的確定過程也會是一個反復(fù)檢驗,多次確定的過程。點焊工藝參數(shù)確定流程圖1所示。
圖1 點焊工藝參數(shù)確定流程圖
3 參數(shù)確定程序設(shè)計分析
在確定了工藝參數(shù)的邏輯輯關(guān)系之后,下一步就是針對工藝參數(shù)的選擇乃至整個工藝設(shè)計流程的程序設(shè)計階段。在程序設(shè)計中,我們應(yīng)用了Visual C++編程平臺進(jìn)行設(shè)計,上述的工藝參數(shù)確定過程,為程序化的軟件設(shè)計奠定了基礎(chǔ),我們通過將設(shè)計過程中條件―結(jié)果的確定過程,轉(zhuǎn)化為程序中的推斷過程來進(jìn)行程序設(shè)計。達(dá)到實現(xiàn)該輔助設(shè)計系統(tǒng)的目的。
4 結(jié)語
本文在研究和分析已有焊接輔助工藝設(shè)計系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,針對鋼結(jié)構(gòu)焊接工藝設(shè)計和生產(chǎn)的特點,重點研究了焊接過程中點焊工藝參數(shù)邏輯關(guān)系的確定,使其適合于編程的需要。在提高焊接質(zhì)量、準(zhǔn)確性的同時,更優(yōu)化了軟件的程序設(shè)計。
參考文獻(xiàn):
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,建筑鋼結(jié)構(gòu)出現(xiàn)各種各樣的新材料,并且同種材料的類型多樣化,不能對所有類型的鋼結(jié)構(gòu)都采取相同的焊接工藝來進(jìn)行評定,因此一定要根據(jù)不同的接頭形式來決定采取的是哪一種焊接工藝評定。所以建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接工藝的評定內(nèi)容需要技術(shù)人員不斷地進(jìn)行探索以及完善。
1 建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接工藝評定的發(fā)展現(xiàn)狀
1.1 建筑鋼結(jié)構(gòu)整體現(xiàn)狀分析
建筑鋼結(jié)構(gòu)一般具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、使用壽命長以及生產(chǎn)效率高的特點,因此主要被應(yīng)用于工業(yè)廠房、倉庫、高層建筑以及公共建設(shè)中,我國的大部分的鋼企業(yè)在生產(chǎn)技術(shù)和生產(chǎn)質(zhì)量方面等都取得了不錯的成績,但是在焊接水平以及焊接工藝評定兩方面還比較落后。建筑鋼結(jié)構(gòu)的類型多種多樣,在焊接工藝評定方面需要具體問題具體分析,不能把同一種焊接工藝評定內(nèi)容套用在所有的建筑鋼材料類型中,否則將會引起建筑物的質(zhì)量不合格,帶來不可估量的后果。我國國內(nèi)的建筑工程在鋼結(jié)構(gòu)焊接工藝評定方面都不符合施工條例的規(guī)范,只有大型重點工程的鋼結(jié)構(gòu)焊接工藝評定在一定要求之內(nèi),小型的建筑公司一般使用通用型的鋼材,雖然剛才本身不合格,但是在焊工技術(shù)過硬的情況下,就可以躲避鋼材結(jié)構(gòu)不足的檢查,另外專業(yè)監(jiān)理沒有盡到相應(yīng)的責(zé)任,不按照施工條例的規(guī)定要求實行嚴(yán)格的檢查。當(dāng)然大型的鋼結(jié)構(gòu)和重型鋼結(jié)構(gòu)一般都能遵守建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接工藝評定的標(biāo)準(zhǔn)要求,但是試件工藝評定內(nèi)容存在一定的局限性和不足,一般都是重點關(guān)注材質(zhì)的焊接性,忽視了防止構(gòu)件脆性的重要性。
1.2 焊接工藝評定不符合標(biāo)準(zhǔn)要求
標(biāo)準(zhǔn)要求的建筑結(jié)構(gòu)焊接工藝一般包括七個工序,第一焊接;第二定位焊;第三焊件組裝;第四預(yù)熱;第四矯正;第五后熱。而在多數(shù)施工單位中,并沒有嚴(yán)格按照這幾大步驟來執(zhí)行,其焊接手法與實踐焊接手法存在諸多差異,工藝評定指導(dǎo)書上的內(nèi)容只是為了用來應(yīng)付試件的。國家相關(guān)部門制定出建筑焊接工藝評定的目的就是為了使建筑焊接工藝能夠滿足工程鋼構(gòu)件的需求,保證工程建筑的質(zhì)量。
1.3 鋼結(jié)構(gòu)焊縫出現(xiàn)自由伸縮現(xiàn)象
在焊接時,由于技術(shù)人員處理不當(dāng),易使焊接材料中的水分以及鐵銹油污等雜質(zhì),在施焊時會被分解而給焊縫中帶入氫,由此會使焊縫出現(xiàn)自由伸縮的現(xiàn)象。另外,在進(jìn)行焊接時使用的試板尺寸太小,會導(dǎo)致沒有約束力,讓焊縫出現(xiàn)自由伸縮狀態(tài),其殘余應(yīng)力比實際構(gòu)件殘余應(yīng)力小很多。
1.4 選用的焊件板厚不適合試件厚度
焊件板厚的選擇要根據(jù)不同的試件厚度來決定,例如氣保焊以及埋弧焊這些樣式的試件厚度選擇覆蓋的范圍在2t左右。一般上只要是鋼件結(jié)構(gòu)比較薄或者約束性比較小的都使用這種厚度的覆蓋范圍,而較厚的板件要選擇不同的覆蓋范圍。
2 關(guān)于鋼結(jié)構(gòu)焊接工藝評定的幾點探索
2.1 焊接工藝的選取要隨著結(jié)構(gòu)的變化而變化
相關(guān)部門規(guī)定焊接工藝一定要嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)的要求來進(jìn)行配置和安裝焊接技術(shù)工藝,必須依照結(jié)構(gòu)的樣式選取,目前建筑單位在施工的設(shè)計階段,設(shè)計人員也在焊接工藝的選取方面都對不同的結(jié)構(gòu)樣式做出相對的論述,但是還沒有形成一定的系統(tǒng)以及實現(xiàn)專業(yè)化。為了使結(jié)構(gòu)樣式和焊接技術(shù)工藝評定相符合,相關(guān)工作人員可以根據(jù)施工設(shè)計的論述應(yīng)用到實踐操作中,經(jīng)過不斷的反復(fù)實驗總結(jié),形成獨特的焊接技能工藝,并且對不同的焊接工藝適合不同的結(jié)構(gòu)類型進(jìn)行分門別類。當(dāng)然要實現(xiàn)這個目標(biāo)就必須增加實際的配備,根據(jù)安裝焊接技術(shù)工藝的評定內(nèi)容來來操作。
2.2 關(guān)于特殊建筑鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用
一般的鋼結(jié)構(gòu)都需要采用建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接工藝進(jìn)行評定,但是比較特殊的鋼結(jié)構(gòu)就不需要按照這個來進(jìn)行評定,例如常規(guī)輕鋼結(jié)構(gòu),這種類型的鋼結(jié)構(gòu)焊縫已經(jīng)在技術(shù)規(guī)范里做出了相關(guān)的規(guī)定,必須要采用無損探傷的,因此驗收的時候不需要添加建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接工藝評定的指標(biāo)和各項規(guī)定。常規(guī)輕鋼結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)的焊接技術(shù)工藝在國內(nèi)外都已形成了完整的工藝體系,只要是考到了證件的焊接職工,都是基本掌握了其基本技術(shù)和能力。如今的焊接技術(shù)工藝評定普遍還需要考察焊機操作和焊接施工單位的焊接職工的真實技能。當(dāng)然施工單位不需要因為參數(shù)的變化而重新評定焊接工藝技術(shù),因為在具體的操作規(guī)程中已對焊接的技術(shù)工藝與應(yīng)用方法作了詳細(xì)的闡述。另外,建筑鋼框架結(jié)構(gòu)中如果改換了焊接電流和焊條直徑,就不需要對其進(jìn)行焊接工藝評定工作,以免浪費不必要的資源。
目前,施工單位以及機構(gòu)在輕鋼工程的焊接技能以及工藝評定中,大多數(shù)是不按正常標(biāo)準(zhǔn)要求的,所謂的評定也是表面上的形式,在此情況下,建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接工藝的評定工作是否開展由業(yè)主以及監(jiān)理任務(wù)的職員決定,這樣職員也可以決定評定的深度,具體情況具體分析。
2.3 根據(jù)實際情況來決定特大型鋼結(jié)構(gòu)的工藝評定
特大型鋼結(jié)構(gòu)的焊接技術(shù)工業(yè)評定需要根據(jù)實際配備的焊接工藝來開展,在評定標(biāo)準(zhǔn)合格后才能落實到具體的技術(shù)工藝中,因為特大型鋼構(gòu)造的零部件通常在現(xiàn)場安裝焊接接頭,如果按照模擬的樣式制作,可能會造成大量的材料耗費,而且可操行性也會有一定程度上的降低,影響工程的進(jìn)度。特大型鋼結(jié)構(gòu)比較準(zhǔn)確的評定方式主要有四點。
第一,在施工過程中一方面對焊縫進(jìn)行測試,另一方面對焊接溫度進(jìn)行測試,結(jié)合兩方面的結(jié)果開展實際檢測,如果檢測的結(jié)果還不能滿足實際施工工作的要求,則需要進(jìn)一步開展殘余應(yīng)力的實際測試,然后進(jìn)行有效的審驗,再判斷焊接工藝評定方案中工藝參數(shù)正確與否,在出現(xiàn)工藝漏洞的情況下,必須立即采取行動進(jìn)行修改。
第二,在評定特大型鋼結(jié)構(gòu)的零部件時,如果遇到全新的材料以及街頭樣式,首先需要確定接頭的焊接性能,其次是明確非常規(guī)材料的焊接性能,在此基礎(chǔ)上,可以靈活隨意的抽取樣本,然后在根據(jù)所選擇的類型按照既定的程序開展工作。
第三,對特大型鋼結(jié)構(gòu)零部件進(jìn)行無損壞化的探傷并不是產(chǎn)品本身的要求,而是建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)工藝評定的硬性要求,因此開展無損壞探傷工作可依據(jù)焊接技術(shù)工藝評定來執(zhí)行,另外,對于不具有熔透性能的焊縫也是可以依據(jù)其焊接技術(shù)工藝評定內(nèi)容來進(jìn)行評定的,但是要特別注意厚板的框架一定要在冷卻到接近或達(dá)到室溫并且經(jīng)過48小時以后才能正式進(jìn)行評定。
第四,在規(guī)定一套焊接工藝策略和焊接參數(shù)時,一定先要確定框架焊接接頭的冷凝時間,然后最終明確接頭的可約束水準(zhǔn),當(dāng)然理論上是要嚴(yán)格按照這個工序開展工作的,但是在施工過程中要具體問具體分析,一定要根據(jù)實際情況而定,比如借鑒性地檢測接頭的韌性以及脆性,同時要檢測預(yù)熱焊接后的熱處置以及預(yù)應(yīng)力,最終制定出零部件的焊接策略以及焊接參數(shù)。
我國在建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接工藝上取得一定的發(fā)展,但是建筑鋼結(jié)構(gòu)的整體水平還不高,特別是在焊接工藝評定這一方面更是落后,因此一定要客觀地看待建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接工藝評定存在的不足,不斷地在實踐中總結(jié),最終探索出一套完善的工藝評定策略,為建筑鋼結(jié)構(gòu)事業(yè)的發(fā)展作出貢獻(xiàn)。
參考文獻(xiàn):
中圖分類號:TM621 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1009-914X(2014)37-0155-01
火電項目的焊接管理對于工程質(zhì)量與效率有著相當(dāng)重要的作用,對火電項目焊接的質(zhì)量進(jìn)行控制和管理就可以相應(yīng)的提高火電項目的焊接管理水平。當(dāng)前,越來越多的國內(nèi)企業(yè)開始走出國門并參與國際火力發(fā)電廠項目的建設(shè)中,不過,在項目的焊接控制管理過程中也遇到各種亟需解決的問題。比如,電站建設(shè)焊接標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行問題、電站焊接的工藝評定問題、焊工的資質(zhì)管理問題、焊接過程控制問題等。[1]隨著社會不斷發(fā)展和市場不斷變化,火電項目的焊接管理要逐漸的適應(yīng)并且滿足社會發(fā)展和科學(xué)變化的需要,在實踐過程中快速的提高火電項目的焊接管理水平,從而使得火電項目的焊接質(zhì)量得到持續(xù)穩(wěn)定的提高,火電項目的焊接管理有著非常重要的意義。
1 國際火電項目焊接管理的特點
1.1 對構(gòu)建焊接管理全過程控制體系的重視
焊接技術(shù)的管理和控制在火電項目管理中占有非常重要的地位,因此,在國際火電項目的研究過程中,其不僅應(yīng)該包括從焊接項目的設(shè)計開始一直到焊接受體的使用壽命周期結(jié)束的全過程,并且還應(yīng)該涵蓋焊接工人的認(rèn)證、焊接工藝評定及管理焊接技術(shù)過程控制管理和焊接標(biāo)準(zhǔn)選定等系統(tǒng)管理過程。[2]現(xiàn)今的國際火電項目焊接管理也對構(gòu)建焊接管理全過程控制體系采取了重視,所以需要管理者要切實的對全過程合理的構(gòu)建文件管理體系以及質(zhì)量管理體系,并且嚴(yán)格的遵從《焊接質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》。
1.2 焊接標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行具有一定的復(fù)雜性
在國際火電項目焊接管理中,除了雇主采用某一種特定的焊接標(biāo)準(zhǔn),否則通常情況下采用的都是兩種焊接標(biāo)準(zhǔn)一起執(zhí)行的方式,由于工程分包等其他因素,在國際火電項目中汽輪機及其輔機、鍋爐及其輔機以及發(fā)電機及其輔機等影響了工程速率和工程質(zhì)量的關(guān)鍵性項目,通常情況下,都是由本國專業(yè)專業(yè)性比較強的電力施工分包商進(jìn)行施工,而當(dāng)?shù)氐姆职叹椭荒艿玫绞┕OP區(qū)域的施工項目,這種現(xiàn)象的形成,就導(dǎo)致了本國的施工分包商應(yīng)用本國標(biāo)準(zhǔn)項目的所在國施工分包商執(zhí)行ASME等國際焊接標(biāo)準(zhǔn)的情況的出現(xiàn)[3]。
1.3 焊接工藝的界定
在焊接工程開工前,要制定焊接工藝評定的一覽表,其是由該項目焊接專業(yè)公司焊接專工根據(jù)工程施工圖紙進(jìn)行統(tǒng)計而得出的,然后工程焊接具體要求和情況進(jìn)一步的進(jìn)行申請,同時,公司工程技術(shù)質(zhì)量部需要依照項目提出的焊接工藝評定一覽表展開總結(jié)和分析,直到焊接工藝評定標(biāo)準(zhǔn)確定后,再向焊接專業(yè)公司培訓(xùn)中心發(fā)出《焊接工藝評定任務(wù)書》,評定的項目需要覆蓋全過程項目焊接工程一覽表,參照工程規(guī)定編制《焊接工藝評定方案》,然后,焊接專業(yè)公司培訓(xùn)中心進(jìn)行焊接工藝評定[4]。
2 火電項目的焊接管理中的質(zhì)量缺陷因素表繪制方法
本文抽取發(fā)生缺陷產(chǎn)品或者質(zhì)量問題數(shù)據(jù)80個,進(jìn)行火電項目的焊接管理中的質(zhì)量缺陷因素表的繪制(只供參考分析)[5](如表1)
3 焊接施工前質(zhì)量控制與管理方法探究
對于已經(jīng)完成得焊接項目策劃,然后需要對施工前質(zhì)量準(zhǔn)備工作進(jìn)行鋪墊。[6]實現(xiàn)焊接質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的運行機構(gòu)組織的貫徹和標(biāo)準(zhǔn),其主要可以分為以下的幾個步驟:
3.1 對貫徹質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)工作機構(gòu)進(jìn)行系統(tǒng)科學(xué)的構(gòu)建,通常情況下貫標(biāo)工作機構(gòu)由最高職權(quán)者擔(dān)任負(fù)責(zé),職權(quán)者代表履行副職的義務(wù),將貫徹的工作普及到各管理層級,再由職能部門相關(guān)負(fù)責(zé)人承擔(dān)機構(gòu)成員的任務(wù),對下發(fā)的任務(wù)進(jìn)行進(jìn)一步的實施[3]。
3.2 將焊接質(zhì)量管理工作主管部門進(jìn)行確定下來,并且對管理者進(jìn)行任命,管理者代表在質(zhì)量管理工作主管部門的合作與協(xié)助下,具體的根據(jù)貫標(biāo)工作機構(gòu)進(jìn)行最終的決策,然后對組織落實質(zhì)量管理體系進(jìn)行的實踐和構(gòu)建。[7]
3.3 建立專門負(fù)責(zé)編寫焊接質(zhì)量管理體系文件的小組,對焊接工程項目中的質(zhì)量管理體系的細(xì)節(jié)進(jìn)行記錄,以便考證和研究。
4 焊接無損檢驗
焊接無損檢驗指的是在電力工程建設(shè)施工中,對焊接質(zhì)量控制和監(jiān)督量問題的一種重要措施,采用無損檢驗結(jié)果反饋的方法,進(jìn)一步的提升焊接技術(shù)和工藝,進(jìn)而使得工程焊接質(zhì)量得到保證。 工程施工過程中,為了令工程焊接質(zhì)量受到監(jiān)控,可以在焊口檢驗的時候構(gòu)建停工待檢點,在焊口焊接任務(wù)結(jié)束后當(dāng)天就采用射線檢驗的方法進(jìn)行檢驗,必須要檢驗結(jié)果符合標(biāo)準(zhǔn)后才可以繼續(xù)實施焊接任務(wù)。
5 結(jié)論
總起來說,想要對國際火電項目的焊接管理達(dá)到有效的控制,必須在實際管理中不斷的突破,不斷地尋找合適的管理方案以及大量的培養(yǎng)管理人才,因為畢竟作為一個技術(shù)型領(lǐng)域,不應(yīng)該單單只注重焊接技術(shù)的培養(yǎng),如果想要有效的降低成本,在火電項目的焊接管理方面就要進(jìn)行一次保質(zhì)保量的提升。國際火電項目的焊接管理的失敗有很多并不是技術(shù)方面的欠缺,僅僅是管理上的管理不當(dāng)而導(dǎo)致,對于上文分析的國際火電項目的焊接管理發(fā)展對策將會大大降低管理方面的失誤,使得在該項目上的管理變得更加得心應(yīng)手。
參考文獻(xiàn)
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隨著金屬材料的產(chǎn)量和質(zhì)量的不斷提高,發(fā)揮材料的各種性能,充分挖掘潛力,做到既合實用又節(jié)省。由于很多合金元素多,給不銹鋼及耐蝕耐熱合金焊接帶來很大的困難。從焊接力學(xué)性能等方面來看,很多時候焊后縫殘留有橫向熔渣。不銹鋼手工電弧焊 MIG 實心焊絲不銹鋼藥芯焊絲效率低 焊接接頭的性能好壞,直接關(guān)系著設(shè)備使用的安全性。由于不銹鋼的特殊的焊接性能,在未來的時間里對奧氏體不銹鋼焊接的了解也應(yīng)該越來越重視。目前對不銹鋼及耐蝕耐熱合金的焊接技術(shù)掌握不多,隨著生產(chǎn)效率的提高,質(zhì)量的改進(jìn),不不銹鋼的焊接技術(shù)也越來越成熟起來。焊接成按規(guī)定設(shè)計要求的構(gòu)件,滿足預(yù)定的使用條件。同時對于不銹鋼的焊接的研究已經(jīng)越來越迫在眉睫。
一、焊接技術(shù)的基本要求
焊接材料多數(shù)具有良好的塑性和高溫、低溫性能。它在焊接熱循環(huán)的作用下,焊接過程中采用小的線能量輸入,加快焊縫及熱影響區(qū)的冷卻速度;焊接時導(dǎo)熱系數(shù)小,容易造成熱影響區(qū)的晶粒長大。在高溫狀態(tài)下Cr 和C 形成化合物,導(dǎo)致焊縫的枝晶傾向加劇。因此要求盡量選擇線能覺輸入較小的焊接方法。選用能量集中,熱導(dǎo)率高,熱膨脹系數(shù)小,溫度分布均勻,收縮量小的焊接材料,7 焊接方法是手工電弧焊,焊完的試件需要經(jīng)過48H 時效后再作裂紋的檢測和解剖。首先用瑩光粉檢查焊縫表面裂紋。一般用裂紋率作為評定標(biāo)準(zhǔn)。焊接裂紋的總長度通過試驗測得為9.8mm 試件的裂紋率小于20%。外觀檢查 GB1拉伸試驗:焊接位置:對接焊縫位置 1G 焊接方向:(向上、向下),角焊縫位置: 焊接方向向上或者是向下,保護(hù)氣體:氣體種類混合比流量(L/min);技術(shù)措施:擺動焊或不擺動焊:擺動 擺動參數(shù):焊前清理和層間清理:焊前磨削清理,碳弧氣刨單道焊或多道焊:多道焊 單絲焊或多絲焊。
二、焊接工藝的有效控制
(一)有合理的焊接工藝思路。焊接工藝需要有一定的步驟,首先需要進(jìn)行焊接工藝性的分析,熟悉焊接工藝評定標(biāo)準(zhǔn),了解厚度材料的焊接工藝,焊后需不需要進(jìn)行熱處理。其次要去確定這種焊接方法需要什么樣的焊接材料,詳細(xì)記錄焊接參數(shù),檢查焊接表面質(zhì)量,確定是否合格。
(二)焊接工藝的步驟。
1.焊接材料的選擇。選擇焊接材料的依據(jù)是同成分等強度原則,就是焊縫金屬強度要于母材接近,選定焊條的直徑為3.2mm。
2.焊接參數(shù)的選擇需要根據(jù)經(jīng)驗來確定范圍,然后利用試板來試焊接參數(shù),焊接板必須要有出處有理化和力學(xué)性能試驗報告,將引信點燃,將燃燒 的焊接筆頭部對準(zhǔn)待焊部位,經(jīng)過2~4 s 后在被焊 部位進(jìn)行焊接,試板制作完成后就進(jìn)行焊接,焊接過程中要求記錄的數(shù)據(jù)有焊接電流、焊接電壓、焊接速度、焊接時間。
3.焊口的選擇。縱口:鋼材厚度10mm,分三層焊完,焊接電流100A~110A。填充焊采用焊條電弧焊焊法。當(dāng)焊接電流80A~90A,采用正月牙形運條焊法。橫口采用多層多道焊。焊接電流100A~110A,采用直線運條排焊法;焊接電流為80A~90A,采用直線運條排焊法。
4、檢測焊縫。焊接結(jié)束,金屬冷卻后,焊接厚度大于1.5 mm 的金屬板時,需要焊接、立焊方式。然后進(jìn)行焊縫的表面檢查,表面檢查主要檢查焊縫。
三、焊接中的注意事項
(一)焊接時發(fā)生直接電擊事故。身體的某個部位接觸到電焊條的帶電部分,在登高焊接時,觸及和靠近高壓電網(wǎng),手和身體某部位碰到接線柱,身上大量出汗時,容易發(fā)生這種電擊事故;電焊設(shè)備漏電,電焊機漏由于潮濕而使絕緣損壞,或者是電焊機安裝方法不符合安全要求。繞組之間絕緣損壞,錯接變 壓器接線,手和身體某部分觸及二次回路和裸導(dǎo)體;一些壞的金屬結(jié)構(gòu)、管道、吊鉤或其它金屬物搭接作為焊接回路而發(fā)生觸電。焊接切割設(shè)備要有良好的隔離防護(hù)裝置,設(shè)有獨立的電器控制箱,電氣控制箱外殼應(yīng)設(shè)保護(hù)接地和保護(hù)接零裝置。設(shè)備接頭切割設(shè)備發(fā)生故障需檢修 ,必須戴絕緣手套,保持干燥、絕緣可靠。身體出汗后衣服不能靠在焊件上。在光線不足的較暗環(huán)境工作,必須使用手提工作行燈。焊接切割設(shè)備的安裝或維修不得自行檢查和維修焊接切割設(shè)備。
(二)盡量減少不均現(xiàn)象的發(fā)生,雖然焊條的含碳量底,但焊接性還是不錯的。但是由于熱導(dǎo)率低,熱膨脹系數(shù)大,局部加熱時溫度分布不均勻,收縮量大等都將使接頭在焊接過程中產(chǎn)生交大的內(nèi)應(yīng)力。在焊接的時候盡量避免或減少這種受熱不均顯現(xiàn)的發(fā)生,焊接的速度快些更好。
(三)盡量縮小焊接時間。鉻、鎳兩元素相配合組成鉻鎳不銹鋼,可以提高其耐蝕性和工藝性,具有較好的抗晶間腐蝕性能。鉻能使不銹鋼在氧化介質(zhì)中產(chǎn)生鈍化現(xiàn)象。鎳是形成奧氏體的合金元素,經(jīng)過熱處理,可以增強不銹耐蝕性和良好的形變性能。碳與鉻有很強的親合力,隨著固溶體中含鉻量降低。當(dāng)熱變形溫度超過共晶熔點時,與硫生成的 Ni3S2 能引起冷脆。 因此,在焊接時采用較小的線能量快速的焊接完成。
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