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鋼構造物は、産業用建物、倉庫、橋、商業施設、インフラプロジェクト、大規模な建設などで広く使用されています。主な利点には、高強度、優れた耐荷重能力、柔軟な設計、迅速な設置、長寿命が含まれます。
ただし、鉄骨構造の性能と安全性は製造品質に大きく依存します。すべての製造段階の中で、 切断、溶接、組み立ての 3 つは最も重要なプロセスです。寸法誤差、溶接欠陥、組立誤差などがあると、完成した建物の構造精度や設置効率、長期信頼性に影響を与える可能性があります。
この記事では、準備、操作、検査、品質管理の要件をカバーする、鋼構造物の切断、溶接、組み立ての標準化された手順について説明します。
切断は、鋼構造物の製造における最初の主要なステップの 1 つです。承認された図面に従って、鋼板や形材などを必要な寸法や形状に切断することが目的です。
正確な切断により、穴あけ、面取り、溶接、組み立て、最終的な設置のための信頼性の高い基盤が得られます。
切断を開始する前に、すべての鋼材を検査して確認する必要があります。
通常、検査には次の内容が含まれます。
鋼種と材質の仕様
プレートまたはセクションの厚さ
ヒート番号とバッチ番号
材料証明書
表面状態
寸法精度
目に見える変形または損傷
鋼材は、承認された設計図面、材料仕様、および適用されるプロジェクト標準に準拠する必要があります。
表面に過度の腐食、亀裂、積層、変形、深い傷、その他の欠陥がないかどうかもチェックする必要があります。軽微な表面の欠陥は承認された研削方法で修復できますが、重大な欠陥のある材料は使用前に隔離して評価する必要があります。
材料検査後、製造図面に従って切断レイアウトが作成されます。切断線、穴の位置、中心線、ベベルの位置、基準点、およびコンポーネントの識別マークを明確に示す必要があります。
切断レイアウトを準備するとき、製造チームは以下を考慮する必要があります。
切削代
加工代
溶接収縮
熱変形
エッジ準備の要件
材料の利用
ネスティングとレイアウトを正確に計画することで、材料の無駄を削減し、生産効率を向上させることができます。
鋼種、板厚、部品形状、要求精度、刃先品質などに応じて切削方法を選択してください。
一般的な鋼の切断方法には次のものがあります。
火炎切断は炭素鋼板、特に中厚鋼板や厚鋼板に広く使用されています。
運転中は、ガス圧力、切断速度、火炎状態、切断方向が安定している必要があります。パラメータが正しくないと、過剰なスラグ、粗いエッジ、不均一な切り口、または過度の熱変形が発生する可能性があります。
プラズマ切断は、炭素鋼、ステンレス鋼、アルミニウム、その他の導電性金属に適しています。比較的高い切断速度を実現し、幅広い板厚の正確なプロファイルを作成できます。
作業者を保護し、安全な生産環境を維持するために、プラズマ切断中は適切な換気とヒューム抽出システムを使用する必要があります。
レーザー切断は、高い寸法精度、狭いカーフ、滑らかな刃先が必要な薄鋼板および中厚鋼板に一般的に選択されます。
これは、複雑なプロファイル、小さなコンポーネント、および製造公差が厳しいプロジェクトに特に適しています。
CNC 切断システムでは、火炎、プラズマ、またはレーザー技術を使用する場合があります。切断パスはプログラムされた製造データによって制御され、複雑な形状を一貫した精度と高い生産効率で製造できます。
生産前に、プログラム、切断シーケンス、機械のキャリブレーション、および材料の位置を注意深くチェックする必要があります。
切断装置は使用前に検査および調整する必要があります。オペレータは、装置が適切に動作していること、および切断プログラムが承認された製造図面と一致していることを確認する必要があります。
切断中、オペレータは以下を監視する必要があります。
切断速度
ガス圧または出力の設定
最先端の状態
プレートの動き
熱変形
切断経路精度
機器のアラームまたは中断
可能であれば、熱の集中とプレートの歪みを減らすために、切断を対称に配置する必要があります。
突然の停止、不安定な切断速度、不適切な機器設定、または同じ領域を繰り返し加熱することは避けてください。
切断後、コンポーネントの寸法精度とエッジの品質をチェックする必要があります。
検査には以下が含まれる場合があります。
全長と全幅
対角寸法
穴とスロットの位置
ベベル寸法
最先端の真直度
刃先直角度
表面粗さ
局所的な変形
刃先は滑らかで、過度のバリ、スラグ、深い溝、亀裂、または目に見える損傷があってはなりません。
小さなバリやスラグは、アングル グラインダーまたはその他の承認されたツールを使用して除去できます。許容寸法公差を超えるコンポーネントは、品質管理手順に従って修正、再切断、または拒否する必要があります。
検査後、各コンポーネントには、部品番号、プロジェクト番号、方向、およびアセンブリ参照を明確にマークする必要があります。混乱、損傷、変形、腐食を防ぐために、コンポーネントは適切に分類して保管する必要があります。
溶接は、個々の鋼部品を柱、梁、トラス、フレーム、ブラケット、組立セクションなどの構造コンポーネントに接続します。
溶接の品質は完成した鉄骨構造の耐荷重能力と構造的安全性に直接影響するため、溶接は資格のある担当者が承認した手順に従って実行する必要があります。
溶接を開始する前に、次に従って溶接材料を選択する必要があります。
卑金属グレード
鋼の厚さ
ジョイントタイプ
溶接位置
設計要件
必要な機械的特性
適用される溶接規格
溶接電極、ワイヤ、フラックス、およびシールドガスには有効な品質文書が必要であり、管理された条件下で保管する必要があります。
乾燥や温度管理された保管が必要な消耗品は、製造元の指示および承認された溶接手順仕様 (WPS) に従って取り扱う必要があります。
溶接エリアは清潔で、以下のものが付着していない必要があります。
さび
油
グリース
水分
ペイント
ミルスケール
ダート
その他の汚染物質
接合部付近の汚染は、気孔、亀裂、融着不足、またはその他の溶接欠陥を引き起こす可能性があります。
ジョイントの準備は、承認された図面と WPS と一致する必要があります。一般的な溝のタイプは次のとおりです。
シングル V グルーブ
ダブルV溝
U溝
ベベル溝
角溝
溝の角度、ルート開口部、ルート面、位置合わせ、および裏当ての配置は、承認された溶接手順に準拠する必要があります。
溶接前に、はめ合い状態も検査する必要があります。過度の位置ずれや不一致なジョイントギャップは、ジョイントを溶接する前に修正する必要があります。
溶接機、ケーブル、トーチ、ワイヤ送給システム、接地装置、測定器は、運転前に検査する必要があります。
次のパラメータは WPS に従って制御する必要があります。
溶接電流
アーク電圧
移動速度
ワイヤ送給速度
入熱
予熱温度
パス間温度
溶接シーケンス
溶接パス数
シールドガス流量
オペレータは承認された溶接パラメータを許可なく変更してはなりません。
鋼構造物の製造に使用される一般的な溶接方法には次のものがあります。
シールド金属アーク溶接は柔軟性があり、多くの製造および修理用途に適しています。オペレーターは、安定したアーク、適切な電極角度、均一な移動速度、および正しいビードの配置を維持する必要があります。
ガスシールド溶接法は、作業条件を適切に管理することで、高い生産効率と安定した溶接品質を実現します。
風、湿気、汚染、不安定なガスの流れは、シールド性能に影響を与え、溶接欠陥を引き起こす可能性があるため、防止する必要があります。
サブマージ アーク溶接は、組み立てられた H 形材、ボックス柱、重い梁、および厚い鋼板の長くて真っ直ぐな溶接に一般的に使用されます。
ワイヤ送給速度、フラックス被覆率、溶接速度、接合部の位置合わせ、および入熱は、溶接プロセス全体を通じて安定している必要があります。
溶接により熱が集中し、収縮、角歪み、曲がり、ねじれが発生する可能性があります。
溶接変形を軽減するために、製造チームは以下を使用できます。
バランス溶接
対称溶接
バックステップ溶接
スキップ溶接
多層および多パス溶接
制御された溶接シーケンス
仮設設備とストロングバック
プリセット変形補正
長い溶接は、熱分布を考慮せずに一方の端からもう一方の端まで連続的に溶接するのではなく、承認された溶接シーケンスを使用して完了する必要があります。
各溶接パスの後、次のパスが溶着される前に、スラグ、スパッタ、および表面の汚染を除去する必要があります。
厚いプレート、高張力鋼、拘束された接合部、または低温の作業条件の場合は、予熱が必要な場合があります。予熱温度とパス間温度は、WPS とプロジェクトの要件に従って制御する必要があります。
溶接後、まず溶接部を目視検査する必要があります。
検査官は通常、次のことをチェックします。
表面亀裂
気孔率
アンダーカット
オーバーラップ
充填が不完全
過剰な補強
アークストライク
不規則な溶接プロファイル
過度のスパッタ
目に見える融合の欠如
溶接部は一貫したプロファイルを持ち、図面、WPS、および該当する規格に記載されている寸法および外観の要件を満たしている必要があります。
軽度の表面欠陥は、承認された研削または溶接手順によって修復できます。重大な欠陥は、溶接を補修する前に完全に除去する必要があります。
プロジェクトの検査計画で必要な場合、内部または表面を破壊する溶接欠陥を特定するために非破壊検査が実行される場合があります。
一般的な方法には次のようなものがあります。
超音波検査
放射線検査
磁粉試験
液体浸透試験
試験方法と検査の割合は、溶接の種類、構造上の重要性、設計要件、および適用される規格によって異なります。
重要な完全溶け込み溶接または高応力接合部では、指定されている場合は 100% テストを含む、より高い検査率が必要になる場合があります。
検査に合格しない溶接は、承認された修理手順に従って評価および修理する必要があります。その後、修復された領域を再検査する必要があります。
すべての鋼部品に溶接後処理が必要なわけではありません。特定の材質、板厚、接合部の形状、使用条件などにより指定される場合があります。
プロジェクトの要件に応じて、溶接後の処理には次のものが含まれる場合があります。
制御された冷却
水素放出処理
応力除去熱処理
溶接研削
表面仕上げ
溶接止端部の改善
すべての熱処理パラメータは適切に記録され、管理される必要があります。
組み立ては、個々の鋼部品を位置決めして接続して、完全な構造コンポーネントを形成するプロセスです。
一般的な組み立てコンポーネントには次のものがあります。
H断面柱
組み立て梁
ボックス列
屋根トラス
鉄骨フレーム
ブラケット
プラットフォーム
階段
複雑に製造されたモジュール
組み立ての主な目的は、最終的な溶接、塗装、梱包、納品の前に、完成したコンポーネントが必要な寸法、形状、位置合わせ、および接続条件を満たしていることを確認することです。
組み立てエリアは清潔で、水平で、安定しており、製造されるコンポーネントに対して十分な大きさである必要があります。
組立プラットフォームはスチール製またはコンクリート製の場合があります。プラットフォームは、不正確な測定やコンポーネントの変形を防ぐために、十分な強度と平坦性を備えている必要があります。
組み立ての前に、すべての構成部品を以下についてチェックする必要があります。
正しい部品番号
材質仕様
寸法精度
切断品質
穴の位置
ベベルの準備
溶接品質
真直度と平面度
表面状態
許容できない変形がある部品は、組み立て前に修正する必要があります。
一般的な矯正方法には、機械的矯正、プレス矯正、制御火炎矯正などがあります。鋼材の損傷を避けるために、すべての修正作業は承認された手順に従う必要があります。
組み立てツールと機器には次のものが含まれます。
位置決め治具
クランプ
ジャック
牽引装置
レベル
メジャーテープ
レーザー機器
トータルステーション
溶接ゲージ
すべての測定器は校正され、必要な精度に適している必要があります。
アセンブリでは、二次的な詳細を配置する前に主な参照を確立するという原則に従う必要があります。
コンポーネントの種類に応じて、参照は次のようになります。
端面
中心線
フランジ面
ウェブの中心線
対称軸
設計された基準点
主要部品は、適切な固定具を使用して組立プラットフォーム上にしっかりと配置する必要があります。残りの部品を取り付ける前に、基準線と方向を確認する必要があります。
残りの部品は、承認された製造図面に示されている順序で取り付ける必要があります。
組み立て中、チームは以下を継続的に確認する必要があります。
全長
全幅と全高
対角寸法
ウェブとフランジの位置合わせ
垂直性
平行度
直角度
ジョイントギャップ
接続位置
穴の位置合わせ
キャンバーまたはプリセット変形
微調整には、ジャッキ、クランプ、ウェッジ、および引っ張り装置を使用できます。過度の力は残留応力や永久変形を引き起こす可能性があるため避けてください。
寸法公差は、承認された図面、プロジェクト仕様、および該当する製造標準に従う必要があります。
部品が正しく配置されたら、最終溶接の前に仮付け溶接を使用して部品を所定の位置に保持できます。
仮付け溶接では次のことを行う必要があります。
互換性のある溶接材料を使用する
資格のある溶接工が作ったものであること
十分な長さと強度がある
亀裂やその他の欠陥がないこと
最終溶接の干渉を避ける
承認された溶接手順に従ってください
欠陥のある仮付け溶接は、最終溶接の前に除去する必要があります。
仮付け溶接の位置と順序は、コンポーネントの動きを防ぎ、溶接の歪みを制御するのに役立ちます。
組み立て後、コンポーネント全体の寸法検査および目視検査を受ける必要があります。
検査では次のことを確認する必要があります。
コンポーネント全体の寸法
接続位置
穴の位置合わせ
垂直性と真直性
対角差
フランジとウェブの位置合わせ
ジョイントギャップ
キャンバー
仮付け溶接の品質
コンポーネントの方向
検査要件を満たしたコンポーネントは、最終的な溶接、表面処理、コーティング、または試組立に進むことができます。
要件を満たしていない部品は、調整、修正、または分解して再組み立てする必要があります。
最終的な承認後、各コンポーネントには、プロジェクト番号、コンポーネント番号、取り付け方向、その他の必要な識別情報が永久にマークされる必要があります。
完成したコンポーネントは適切な支持体上に保管し、変形、衝撃損傷、水の蓄積、腐食から保護する必要があります。
品質管理は最終検査に限定されるべきではありません。これは、材料の受け入れ、切断、溶接、組み立て、表面処理、出荷の全体にわたって実施する必要があります。
重要な品質管理文書には次のものが含まれる場合があります。
材料証明書
材料のトレーサビリティ記録
検査報告書の裁断
寸法検査記録
溶接手順仕様
溶接工資格記録
溶接検査報告書
非破壊検査レポート
修理記録
塗装検査報告書
最終合格記録
完全な文書化システムは、製品のトレーサビリティと一貫した製造品質の確保に役立ちます。
切断、溶接、組み立て、検査、機器の操作に携わるオペレーターは、適切なトレーニング、スキル、資格を持っている必要があります。
溶接作業は、資格のある溶接工が承認された手順に従って行う必要があります。
定期的なトレーニングでは以下をカバーする必要があります。
製作手順
図面解釈
設備の操作
品質要件
溶接制御
測定方法
安全手順
欠陥の防止
生産を開始する前に、明確な作業指示と技術的説明を提供する必要があります。
切断機、溶接機、吊り上げ装置、組立治具、検査装置などは定期的にメンテナンスしてください。
通常、メンテナンスには次のものが含まれます。
機械の精度チェック
電気接続の検査
切断ノズルと溶接トーチの清掃
摩耗したコンポーネントの交換
安全装置のテスト
測定器の校正
メンテナンス活動の記録
機器は使用前に点検し、操作後に洗浄し、適切に保管する必要があります。
設備のメンテナンスが不十分だと、寸法誤差、不安定な溶接パラメータ、生産の遅れ、安全上のリスクが生じる可能性があります。
鉄鋼の製造には、高温、電気機器、重量部品、煙、火花、吊り上げ作業が伴います。したがって、包括的な安全管理が不可欠です。
ワークショップには次のものを装備する必要があります。
消火器
溶接スクリーン
換気および排煙システム
非常口
警告標識
接地および電気保護システム
承認された吊り上げ装置
個人用保護具
作業者は、必要に応じて、溶接ヘルメット、安全メガネ、耐熱手袋、保護服、安全靴、聴覚保護具、呼吸保護具などの適切な保護具を使用する必要があります。
適切な管理措置が講じられていない限り、可燃性物質または爆発性物質の近くで切断および溶接作業を実行してはなりません。
重量コンポーネントは、検査済みの吊り上げ装置と承認された吊り上げ手順を使用してのみ持ち上げてください。
切断、溶接、組み立ては、鉄骨構造物の製造において密接に関連した段階です。
正確な切断により、すべてのコンポーネントが正しい寸法とエッジ状態で開始されることが保証されます。制御された溶接により、信頼性の高い構造接続が提供され、欠陥や変形が最小限に抑えられます。正確に組み立てることにより、完成したコンポーネントが承認された図面と一致し、建設現場で効率的に設置できるようになります。
標準化された手順、資格のある人材、校正された機器、継続的な検査、完全な品質文書を導入することにより、鉄骨構造メーカーは製造精度、構造の信頼性、生産効率、プロジェクトの安全性を向上させることができます。
適切に管理された製造プロセスは、個々の鉄骨コンポーネントの品質を向上させるだけでなく、設置の困難を軽減し、建設スケジュールを短縮し、完成した鉄骨構造の長期的な性能をサポートします。
ZSJH Steel Groupは、構造設計、詳細エンジニアリング、鋼材の切断、溶接、組立、表面処理、品質検査、梱包、国際配送をカバーする総合的な鋼構造サービスを提供しています。
当社の製造ソリューションは、工業作業場、倉庫、物流センター、商業ビル、公共施設、鉄骨プラットフォーム、大規模構造物、その他の国際的な建設プロジェクト向けにカスタマイズできます。
カスタマイズされた鉄骨構造製造ソリューションを受け取るには、図面、技術仕様、またはプロジェクト要件を添えて当社のチームにお問い合わせください。
