金属结构行业的发展与技术进步

文章出处: - 发布时间:2014-06-30 09:25

   1 金属结构行业焊接状况基本概述

   中国焊接协会金属结构专业委员会下属90多个企业单位,以重矿行业企业、石油天然气管道公司、化工建设公司、金属桁架结构件公司、煤机企业及科研开发单位等为主导构成。

   在二十世纪九十年代中期市场经济体制大格局形成的过程中,金属结构行业特别是重矿行业企业,由于体制问题和历史遗留问题,普遍出现了生产任务不饱满、产品质量不稳定、企业效益严重滑坡和无利润生产等现象,导致一些企业处于崩溃的边缘。随着国家政策的调整和经济体制改革的深入,市场竞争日趋规范,金属结构行业企业一方面加大内部体制改革的力度;一方面为适应企业发展而加大技术改造力度,寻找市场,不断开发新产品,开发技术附加值高的产品;另一方面为更好地适应国际竞争的需要,先后通过了ISO9000系列认证,强化管理,完善体制,逐渐与国内外市场接轨。通过这些措施,金属结构行业中主导企业已经逐渐摆脱困境,走出一条*科技创新求发展的道路,以崭新的面貌来满足市场的需求,在发展中完善和壮大自我。

   金属结构行业中特别是重矿行业一直肩负着为我国重大工程项目的焊接制造重任,多年来,为“宝钢工程”、“准格尔露天煤矿工程”、“包钢改造工程”、“航天工程”、“三峡工程”等国家重点工程提供了优质产品,制造了世界最大的焊接结构件“1200吨桥式起重机”、“巨龙穿孔机”和“深圳旋转大舞台”等精品,向世人昭示了重矿行业的焊接水平。

   1.1 重矿行业的焊接概述

   重矿行业企业的发展与国民经济息息相关,近几年来重点紧抓市场,研究市场发展趋势,坚持以科技开发为主,加大开发力度和科技投入,一方面围绕传统产品做精做细,另一方面加大开发技术附加值高的产品。

   重矿行业企业在传统产品如起重设备、挖掘设备、轧锻设备、压力容器、大型铸锻件、航天发射架、油膜轴承、堆取料机、排土机、装卸船机、翻车机、轧钢设备、连铸设备、盛钢桶、钢包转台、建材类产品等方面,抓住质量和成本这两个环节,积极与国外合作学习新的设计理念,积极推广焊接新技术、新材料和新工艺,推广高效焊接工艺。先后同国际著名的德马克公司、克虏伯公司、小松制作所和P&H公司合作,通过采用合理和先进技术,保证了产品质量,得到外商的质量认可,如为国家重点工程宝钢改造工程生产了系列轧机设备和起重设备,其中有国内最大的450T铸造吊;为准格尔煤矿生产了3100m3/h紧凑型斗轮挖掘机;为德兴铜矿和平朔煤矿生产了P&H2300和P&H2800大电铲。

  1.2 石油化工行业的焊接概述

  石油天然气管道工程行业是石油天然气长输管道和大型储油罐的专业化施工行业。管道施工焊接的主要方法有:纤维素焊条下向焊、低氢焊条下向焊和药芯焊丝半自动下向焊;储罐焊接的主要方法有:手工电弧焊、埋弧自动焊(平焊、平角焊及横焊)、气电立焊和药芯焊丝气体保护全位置自动焊。该行业企业近年来先后承担了许多国家重点工程,如:陕京输气管线工程,苏丹国输油管道公司、港——京输气管道工程和涩宁兰输气管道工程等制造工作。

  化学工程建设行业是石化行业中具有工程施工和综合性建筑安装施工的行业,长期从事化学肥料、炼油及石油化工、化工及精细化工、石油化工原料储运、燃气储运、食品、医药、纺织、能源、建材等领域的工程施工,近年来又涉足电力、冶金、轻工、交通、环保、民用建筑、天然气长输管道、桥梁等施工领域。项目遍及国内外,其工程焊接结构的特点主要表现为抗高压、抗动载、耐腐蚀、耐高温和低温的工作环境。该行业的重点企业都拥有ASME规范U级产品工厂制作和现场组焊许可证;拥有压力容器制造资格许可证和设计资格许可证;拥有锅炉安装资格许可证以及压力管道安装资格许可证和压力管道元件制造资格许可证。有的企业还具有焊接试验室和配备了齐全的检测手段,并获得建设部颁发的“综合型建设工程试验室”等级证书(一级)和国家质量技术监督局颁发的“产品质量检验机构计量证书”和“计量标准证书”等。

  1.3 其它行业的焊接概述

  金属结构行业企业还包括金属结构件制作企业和集装箱制造企业。

  金属结构件制作企业以焊接为主要加工手段,是大型钢结构加工专业企业,这类企业主要承接工业厂房、商业办公楼、民用住宅及大跨度公共设施的钢结构加工,包括:各类大型型材结构、板式拼装结构、网架结构、管材、水泥罐、拖车车架、行吊、油罐等系列钢结构和五金焊接制造。迄今为止已建成工程项目有:深圳地王商业大厦钢结构、深圳市民中心大厦钢结构、深圳招商局桥架、厦门九州大厦、香港长江实业中心大厦、香港火车站东北塔楼钢结构等等,其中妈湾电厂水泵房钢结构工程被电力部国家二级监督站评为“优质工程”。

  集装箱制造企业也是以焊接为主要加工手段,专业生产各类集装箱。集装箱属于全焊结构,车间是从落料、成形、拼装、焊接到后处理喷漆的流水线生产。

总之,在二十世纪九十年代中后期,金属结构行业中的主导企业通过内部机制改革、技术改造和科技投入,实现了焊接基本生产手段的机械化、自动化,开发了具有世界先进水平的产品,具备了制造国际焊接水平设备的能力。

  2 金属结构行业焊接技术进步成就

科研开发是企业发展的动力,经历了十多年的体制改革,金属结构行业企业对此都有深刻的理解。随着市场需求多元化的发展,用户对产品功能和质量的要求越来越高。企业为满足用户的要求,也加大了科技投入,围绕“满意工程”开展技术创新。针对重矿行业单件小批量生产的格局,企业加大技术投资,推广使用高效焊接工艺方法、推广使用药芯焊丝、采用工序焊接专机及在使用专用工装和防止焊接变形上加强了开发研究和推广应用;针对石油化工行业和其它行业小批量和专业化生产模式,企业装备了自动化落料设备、自动化或半自动化焊接专机、焊后自动处理流水线。

  2.1 重矿行业焊接技术进步成就

重矿行业企业瞄准市场发展前景,提高产品技术附加值,开发出了煤炭深加工产品、高速列车用火车轮轴、大型无键油膜轴承和其它高技术产品。1999年至2000年中,太原重机集团公司就一举夺得了技术含量高且制造难度大的四个世界之最产品,即:宁波巨龙穿孔机组、三峡1200吨桥式起重机、辽源7500吨卧式挤压机和深圳世纪之窗的旋转舞台,焊接技术人员利用先进的计算机模拟结构变形的方法和控制焊接变形的多年经验积累知识,确保了产品的一流质量。大连重工集团有限公司的技术人员瞄准市场发展趋势,同北京冶金部建研院焊接所合作,共同开发研制了大型轧辊表面喷焊技术,并为鞍钢提供了批量修复产品,形成了年产600支的生产能力,形成可持续发展的态势。中国第一拖拉机工程机械公司的技术人员结合产品紧抓低成本焊接自动化,开发了包括由计算机控制的拖拉机、变挡齿轮轴双头CO2气体保护自动焊专机和拖拉机支重轮双头CO2气体保护自动焊专机,并将虚拟技术在发电机测试方面中得以应用。

  重矿行业企业紧紧围绕产品质量和效益两个环节,大力推广新技术和新工艺。

  ①新型燃料火焰切割技术的推广应用:通过对夏普气、凯腾气和新型金属切割气火焰切割技术的研究和市场调研,通过大量的切割试验对比研究,根据新型燃料不易回火的原理,通过合理调整切割工艺参数,采用高速割嘴和其它工艺措施,成功的推广了新型燃料火焰切割技术,保证了零件切割面光滑且切割精度高,切割综合成本下降40%~45%。新型燃料包括纯丙烷、九九燃气和金火焰气体等。

 ②高合金复合强化焊接技术的推广应用:针对一些产品对表面硬化的要求,结合新型药芯焊丝和合金实芯焊丝的推广应用成果和大量试验研究工作,对轴类、齿轮类、斗齿类及模具类产品的修复和制造,成功地推广了高合金复合强化焊接技术,既保证了零件的再生和使用要求,又大大降低了制造成本。

 ③箱型梁焊接变形定量模拟的研究和应用:通过和清华大学的联合研究,对箱型梁从零件制备到各个装焊工序对结构变形的影响因素,都利用计算机进行了模拟计算,并和实测结果进行了对比分析,重新修订模拟计算模块,利用试验结构梁进行校正模拟结果,并在三峡1200T桥机主梁的制造中进行了局部试验,取得良好的效果。目前该项目仍在研究中,预计可形成利用计算机虚拟制造箱型梁结构系统,对指导生产具有现实意义。

 ④厚壁输送辊道表面火焰喷焊技术研究:通过对喷粉系统进行改造,并研制了专用的工装及配套设备,重新设计并制造了重熔系统,解决了“重熔”这一输送辊喷焊的核心技术关键,成功地完成了宽板轧机专用输送辊的喷焊。

 ⑤弧焊机器人应用研究:通过研究掌握了机器人基本零件的编程技术,解决了机器人外部轴协调控制等关键,制定了符合机器人焊接特点的焊接工艺规范参数。

 ③自动跟踪高速埋弧焊工艺研究:根据自身产品焊接的要求,开展了埋弧焊的自动跟踪研究工作,提高了焊接质量和工作效率。

 ⑥焊接专机,焊接变位机,无压梁铣边机,焊接操作机:结合产品紧抓低成本焊接自动化,开发了包括由计算机控制的拖拉机、变挡齿轮轴双头CO2气体保护自动焊专机和拖拉机支重轮双头CO2气体保护自动焊专机。

 ⑦虚拟技术在发电机测试方面的应用

 ⑧节能、高效、降耗的焊接技术推广应用,如摩擦焊和电子束焊的推广应用。

   2.2 石油化工行业焊接技术进步成就

  石油天然气管道施工企业结合行业发展,大力推广以下新技术和新工艺。

  ①低氢焊条下向焊技术:在陕京输气管线工程中得到应用。

  ②STT半自动焊接技术:从美国林肯公司引进了STT半自动焊接设备,在大量试验的基础上,将该技术应用于大口径长输管道焊接中,在苏丹国输油管道工程中,焊接Ф711mm根焊焊道20000余道。

  ③实芯焊丝气保焊全位置自动焊技术:通过引进和吸收该技术,成功应用于港——京输气管道工程和涩宁兰输气管道工程(X70试验段)。

  ④药芯焊丝气保焊全位置自动焊技术:引进和吸收该项技术,并在大型储罐焊接中应用。

  化学工程施工企业结合行业发展,大力推广以下新技术和新工艺。

 ①新型焊接技术的推广应用:包括球罐自动焊技术、贮罐环缝埋弧焊技术、圆桶形贮罐液压提升倒装工艺配合自动焊技术、铝及不锈钢设备双面同步氩弧焊技术、长输管道下向焊技术、天然气PE管热熔对焊技术、不锈钢薄壁管焊接技术和铜管钎焊技术。

 ②新型安装工艺方法的应用:在球形贮罐现场组焊方面,先进的组装技术包括:插片张线散装工艺,中心散架组装工艺、地面组焊成大片后安装工艺、平台组焊后整体安装工艺和远距离整体搬迁移位工艺,此工艺获原化工部部级工法。在圆筒形贮罐的安装施工中,拥有机械吊装正装技术、机械提升倒装技术、气顶法倒装技术(获国家级工法)、水浮法正装技术(获原化工部部级工法)和液压提升倒装技术。其中液压提升倒装技术以“焊接时定位圆柱体金属容器的装置”名称获得国家专利技术(专利号ZL931065763),该技术具有安全可*、经济实用、有利于提高组焊质量,提高生产效率等优点。

③热处理技术:在大型设备及球罐焊缝热处理方面,先后成功开发应用了燃油法、燃气法和电加热法焊后热处理技术,并获得国家级工法。

  2.3其它行业焊接技术进步成就

集装箱专业化生产企业,生产组织形式为流水线作业,主要焊接新技术是高速焊接及波纹板仿形焊的应用。

  3 金属结构行业产品结构的调整、新产品的开发及发展方向

金属结构行业企业一方面,随着市场观念的改变,用户除了对设备的功能性、经济性、实用性和先进性的要求外,还增加了环保和节能降耗等方面的要求;另一方面,随着国家投资方向的变化,金属结构行业企业也在改变着产品类型。企业为了满足市场的需求和满足清洁生产的要求,增大了技术创新和技术开发的力度,开发出了系列环保产品和高科技附加值产品,以符合可持续性发展战略的要求。

太原重型机械(集团)有限公司根据未来市场发展的变化和技术储备能力,确定了“四大”产品平台,即传统产品、铁路产品、高技术产品及环保产品为今后的发展方向。例如,最近开发的机械炼焦设备,属于环保型清洁生产的典型,该设备炼成的焦碳质量好,生成的煤气二次利用可以炼焦,也可供取暖和发电使用,达到了综合利用、无污染的目的,得到了用户的认可,市场前景广阔。

根据轧辊修复后可重新使用,并且使用寿命与修复成本之比较大的特点,大连重工集团有限公司与冶金部北京建筑研究总院焊接研究所合作,第二重型机械集团公司等均开发了轧辊堆焊技术,并成功地应用于生产中,达到了综合利用可持续性发展的要求。

为满足专业化集装箱的市场需求,南通中集顺达集装箱有限公司在生产制造国际标准干货集装箱的基础上,特种集装箱生产正在逐步发展,罐式集装箱正在开发研究中。

石油化工行业企业的生产特色,对焊接设备和焊 接材料的发展提出了新的要求,即管道焊接向高效气体保护全位置自动焊方面发展,储罐的焊接向高效气保护药芯焊丝自动焊(包括平焊、平角焊、横焊)方向发展。

 

总之,金属结构行业企业产品结构的调整、新产品的开发及发展方向的确定主要是根据国家投资方向及市场的需求而确定。

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