工艺工法QCQC成果攻克零下30℃厚钢板大截面焊缝焊接难题.doc
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1、攻克零下30厚钢板大截面焊缝焊接难题广场钢结构QC小组1. 课题概述广场办公楼一地下4层、地上68层,建筑高度350.6米,工程总用钢量约6万吨,钢材材质为Q345C和Q345GJC,钢结构施工工期为2009年7月至2013年5月,跨越3个冬季施工。钢柱最大截面尺寸为十字型120022009090mm,此种焊接接点焊缝密集焊接量巨大,由四条901100 mm的腹板焊缝和四条901200mm的翼缘板焊缝组成,焊接熔敷金属近300公斤,此种超厚钢板在零下30摄氏度环境下焊接无先例可循。QC小组调查历年天气情况发现,连续5年冬季施工时间为11月份至第二年3月份,长达4个月之久,占据全年时间的1/3,
2、零下15摄氏度天气占据冬季施工天气2/3,最低温度达到零下32摄氏度,为满足施工进度要求,钢结构冬季焊接施工必须开展,如何控制低温厚钢板焊接质量,是项目部需重点解决的一个难题。2. QC小组简介表1:小组简介表小组名称广场工程钢结构QC小组课题名称攻克零下30厚钢板大截面焊缝焊接难题注册时间2009年11月20日课题注册编号小组类型攻关型活动频率1次/周活动时间2009年11月至2010年3月小组人数10人小组成员姓名学历年龄职务职称职责小组分工受QC教育时间出勤率本科45项目经理高级技师组长全面负责100h90%本科32执行经理工程师副组长组织策划120h100%专科44生产经理高级技师副组
3、长组织实施120h100%本科31商务经理工程师组员组织实施120h100%专科31经理助理助理工程师组员组织实施120h100%专科29质量负责人助理工程师组员质量监督120h100%中专36工程部经理技师组员现场管理110h100%专科25技术部副经理助理工程师组员技术指导120h100%本科26技术员助理工程师组员资料记录120h100%中专26安全负责人技师组员安全监督120h100%制表人: 时间:2009.11.103. 选题理由摆在QC小组面前的新课题v 1、施工现状:由于整体施工工期安排紧凑,而沈阳地区冬季低温天气时间长,为总体目标的实现,钢结构低温天气施工势在必行。v 2、焊
4、接难点:钢柱截面尺寸为十字形120022009090mm,此种对接焊缝焊接时间长,过程工艺复杂,且在零下30摄氏度环境下焊接无先例可循。v 3、攻关目的:攻克零下30摄氏度超厚钢板焊接难题,为今后类似工程提供了数据支持和宝贵经验。攻克零下30厚钢板、大截面钢构件焊接难题4. 现状调查2009年11月20日,沈阳地区天气已降至20以下,小组成员对2009年11月20日至2009年12月1日焊接的119条焊缝经过多次反复超声波和磁粉检测,共发现18条焊缝存在质量问题,通过QC小组成员总结、归纳、整理,作出调查表和排列图如下: 表2:质量问题调查表序号质量问题检查数量(条)频 数(条)不合格频率累积
5、不合格频率整体不合格率1焊缝两侧未溶合119844.44%44.44%6.72%2焊缝内部气孔738.89%83.33%5.88%3延迟裂纹15.56%88.89%0.84%4焊缝外观缺陷15.56%94.44%0.84%5其他原因15.56%100%0.84%合计1191815.1%频数=18累积频率(%)根据现状调查情况,绘制排列图不合格频数排列图261008117延迟裂纹外观缺陷内部气孔1其他原因181402040608083.3388.8944.4494.44焊缝两侧未溶合100图1:质量问题排列图绘制人: 时间:2009.12.4结论:从排列图可以看出,影响焊接质量的主要问题(A类)
6、是:1.焊缝两侧未溶合。2.焊缝内部气孔。要保证焊接质量,重点在于控制上述两个关键的质量问题,所以上述两个质量问题的控制和管理将作为小组本次活动的主要任务5. 活动目标及可行性分析(一)活动目标基于现场焊接合格率仅为84.9%,结合项目部对工程质量目标的分解,确定本次活动的目标值为:零下30厚钢板大截面钢结构焊接一次合格率达到95%。(二)目标可行性分析图2:目标可行性分析图制图人: 时间:2009.12.66. 原因分析小组成员运用TQC理论和方法,采用因果分析图,从 “人、机、料、法、环和测量”六个方面对产生问题的原因进行讨论分析,绘制因果分析图如下: 检测仪器未定期校核操作人员 焊缝两侧
7、未溶合焊接材料 机械设备 焊接环境 工艺方法培训不够责任心差焊材与母材不匹配加热系统热输出不够焊接应力过大焊接防护棚过于单薄冷风进入棚内焊前准备不到位 质量意识不强缺乏施工经验未按工艺评定选用焊丝焊接线能量偏低焊缝受热不均匀焊前预热、层间温度、后热处理及缓冷措施不到位测量检查 测量仪器误差大业务素质低焊接区域热量散失快 焊接顺序不合理管理执行力不足图3:因果分析图(a) 检测仪器未定期校核操作人员 焊缝内部气孔焊接材料 机械设备 焊接环境 工艺方法培训不够责任心差气体纯度不满足要求加热系统热输出不够焊缝未清理干净低温天气造成皮管内结冰 质量意识不强缺乏施工经验CO2气体含水量偏高气体压力不够焊
8、缝根部存在铁锈测量检查 测量仪器误差大业务素质低气体输出不流畅焊接区域热量散失快 焊接防护棚过于单薄冷风进入棚内图4:因果分析图(b)制图人: 时间:2009.12.77. 要因确认从因果分析图可以看出,引起焊缝两侧未溶合和焊缝内部气孔的末端因素有14条,小组成员通过现场调查分析等方法认真确定要因4条:表3:要因确认表序号末端因素要因确认确认方法责任人验证时间是否要因1培训不够所有焊工均是持有相应焊接上岗证的熟练技工,经过技术交底和岗前培训的占100%。现场调查2009.12.8否2质量意识不强经过焊工考试挑选出20名合格焊工,技术水平高,操作能力强。现场试验2009.12.8否3人员缺乏施工
9、经验焊接人员平均参加工作时间6年,焊接经验丰富。现场调查2009.12.8否4CO2气体含水量偏高1、 选用沈阳市优秀气体供应商,诚信度高。2、 气体进场有检测证书,纯度达到99.99%现场分析2009.12.9否5未按工艺评定选用焊丝本工程母材为类钢,牌号Q345GJC和Q345C,选择与母材相匹配的ER50-G焊丝,并通过焊接工艺评定试验确认,满足设计要求现场调查2009.12.10否6检测仪器未定期校核焊缝探伤仪器经过相关检查单位校核,仪器灵敏反应度满足要求调查分析2009.12.10否7气体压力不足焊接气体集中存放焊机房内,机房密封保温,棚内采用电油汀加热,实现正温管理,保障气体正常气
10、化调查分析2009.12.14否8焊接线能量偏低采用山大奥太NBC-5OO二氧化碳气体保护焊,焊接时能在较快时间内得到较大的热输入。调查分析2009.12.10否9低温天气造成皮管内结冰采用加热型二氧化碳减压表稳定和加热输出气体,流出气体基本控制在5至10之间,不会产生结冰现象。现场检查2009.12.11否10焊接防护棚过于单薄在-30气候条件下,一张防风布搭设的焊接防护棚过于单薄,通过加热处理后,棚内也难以持续保证在正温状态。且遇到强风天气,冷空气容易透入,棚内温度无法达到零度以上,严重影响低温焊接质量。现场检查2009.12.12是11管理执行力不足零下30厚钢板大截面焊缝的焊接工艺复杂
11、,无论是人员素质、技术水平、物资保障、材料准备、工艺方法、现场协调中的任何环节出现漏洞,就有可能造成焊缝质量问题,因此现场管理极为重要。现场检查2009.12.11是12焊接顺序不合理本工程为十字型 220012009090mm对接焊缝,此种焊缝截面大、焊接熔敷金属近300公斤,焊接时间长,在-30低温气候条件下,必须合理安排焊接顺序,保证焊缝均匀受热,避免焊缝因冷却过快产生裂纹。调查分析2009.12.13是13焊前预热、层间温度、焊后处理及缓冷措施不到位厚钢板、大截面焊缝的焊接会产生较大的焊接收缩应力,焊缝在骤冷骤热之间,极易造成焊缝撕裂,出现质量问题。采取正确的预热、层间温度控制,焊后后
12、热及保温缓冷措施,减缓焊缝热影响区的温度变化速度,能有效的逸出焊缝中的扩散氢和消除焊接应力,因此每项工艺措施都至关重要。调查分析2009.12.13是14焊缝根部存在铁锈焊前每条焊缝内部均进行钢丝球抛光除锈。现场检查2009.12.10否制表人: 时间:2009.12.15通过逐条要因确认,主要原因确定有以下四条:1)焊接防护棚过于单薄;2)管理执行力不足;3)焊接顺序不合理;4)焊前预热、层间温度、焊后处理及缓冷措施不到位。8. 制定对策表4:制定对策表要因对策措施目标地点责任人完成时间1焊接防护棚过于单薄加厚防护棚,并内部进行加热搭设双层防护棚,在焊接前1小时采用电油汀在棚内加热,并在棚内
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