高層結構鋼厚板氣保焊接的質量控制

QC成果報告二十二冶一公司安裝處2005年10月27日一、工程概況

本工程為北京西西工程4#地項目2#組團鋼結構部分，主要包括①-⑤/A,A-E/①兩榀鋼桁架的制作。鋼桁架由三個直徑為2.2米的鋼管混凝土柱支撐，上部承受5層結構傳來的荷載。鋼桁架所有鋼板均采用Q345D（Z15）鋼材，鋼板厚度均為50mm，單榀桁架重量為100噸，所有焊縫均為一級焊縫，質量要求高，給施工帶來較大的困難。為保證工程質量，重點在控制構件的焊接質量二、QC小組情況簡介1、QC小組成員概況（如表1）QC小組成員登記表表1序號姓名年齡職務性別學歷組內分工1奚會祥33處長男大專組長2楊軍25技術負責人男大專副組長3劉寶成52制作負責人男中專副組長4張俊生49制作負責人男中專副組長5張立俊47質檢員男中專組員6楊生林63技術員男高中組員7滕宇26技術員男本科組員8王少輪48焊接班長男中專組員2、QC小組成員分工（如表2）

QC小組成員分工表表2

姓名組內分工負責工作奚會祥組長全面負責QC小組活動楊軍副組長現(xiàn)場實施過程總監(jiān)督、指導、數(shù)據(jù)分析劉寶成副組長現(xiàn)場實施過程監(jiān)督張俊生副組長負責反映現(xiàn)場施工中發(fā)現(xiàn)的問題，并提出初步解決辦法張立俊組員現(xiàn)場質量監(jiān)督楊生林組員數(shù)據(jù)整理、統(tǒng)計分析滕宇組員質量監(jiān)督、數(shù)據(jù)記錄王少輪組員質量檢查、記錄三、課題確認及活動目標：1、課題確定我處承擔的北京西西工程鋼桁架的結構制作，鋼板厚度大，鋼板均為50mm，所有焊縫均為一級焊縫，鋼桁架的組對與拼裝量大，主要采用氣保焊接，焊接難度極大。為了有效地控制厚板的焊接質量，特成立專項質量管理小組（QC小組）。課題為“高層結構鋼厚板氣保焊接的質量控制”。2、活動目標經(jīng)過三次PDCA循環(huán)，焊縫探傷一次合格率達到100％。1、活動目標四、QC小組活動

1、QC小組活動計劃序號日期步驟使用方法成果1

2005.07.10QC小組成立QC成員全體會議確定活動目標小組成員分工207.12~07.14QC小組TQC培訓授課、培訓了解QC活動意義307.20~08.15第一次PDCA循環(huán)PDCA循環(huán)法通過三次PDCA循環(huán)確保工程質量408.15~08.30第二次PDCA循環(huán)PDCA循環(huán)法508.30~09.30第三次PDCA循環(huán)PDCA循環(huán)法609.30~10.17數(shù)據(jù)整理、成果總結統(tǒng)計分析法形成QC成果PDCA循環(huán)法

1P階段計劃階段制定方針、目標、計劃書、管理項目2D階段實施階段按計劃對策貫徹實施3C階段檢查階段現(xiàn)場監(jiān)檢查記錄、評價對策效果4A階段處置階段總結經(jīng)驗、形成標準，按標準進行2、施工工藝的確定根據(jù)以往焊接經(jīng)驗，我公司進行多次了焊接實驗，并針對此工程鋼板進行焊接工藝評定，并制定焊接工藝評定指導書，嚴格按焊接工藝進行施工。焊接工藝具體參數(shù)及坡口形式如下：CO2氣體保護焊焊接參數(shù)表4編號焊接形式焊條或焊絲焊接電流（A）焊接電壓（V）氣體流量(L/min））焊接伸出長度（mm）牌號直徑（mm）1平焊ER50-61．2250-27026-2725-3520-252橫焊ER50-61．2230-25026-2730-3522-253立焊ER50-61．2230-24025-2645-5525-35CO2CO2氣體保護坡口形式（圖1）五、小組QC活動１、第一次PDCA循環(huán)P階段（計劃對策階段）（1）現(xiàn)狀分析：從現(xiàn)在施工的焊縫質量來看，主要存在以下問題：a．焊縫坡口部位出現(xiàn)未熔合、夾渣現(xiàn)象。b．在焊縫的每道之間接合處出現(xiàn)氣孔現(xiàn)象。c．焊縫表面成形不良。d．個別焊縫出現(xiàn)表面裂紋。（1）

原因分析：針對這些問題，QC小組相關的技術人員到現(xiàn)場進行技術分析與操作指導，結合現(xiàn)場實際情況，集思廣益，對造成以上問題的原因進行了分析，并采取相應的計劃對策如圖1及表5a.

工人操作不熟練，責任心不強。b.

機械設備使用不當，沒有按要求進行設備檢修。c.

焊接材料采用普通焊材，應嚴格對焊接材料進行復檢。d.

構件的表面清理及焊接坡口角度不準確。e.

由于施工時為露天做業(yè)，現(xiàn)場操作與焊接工藝報告有一定差別，受環(huán)境影響極大。計劃對策圖2第一次PDCA循環(huán)計劃對策表表5項目因素造成后果計劃對策1責任心不強操作不熟練未嚴格執(zhí)行施工方案厚板焊接接觸少焊接經(jīng)驗不足操作準確率降低，造成咬邊、未焊透、氣孔、夾渣、裂紋、焊瘤等焊接缺陷加強人員培訓，嚴格按照施工方案施工人為因素2345機械因素12345測量不準碳弧氣刨故障焊接機具故障切割機具故障設備調試不佳坡口、間隙不準，預熱溫度不準，夾碳、清根不凈、油污坡口有缺陷咬邊、焊縫堆積過高對所有設備進行校正調試，加強相關部門檢查監(jiān)督材料因素123母材材質要求焊接材料與母材匹配焊接材料不符合要求焊材與母材不匹配產(chǎn)生裂紋、不熔合母材及焊接材料進行復檢，選擇與母材匹配最優(yōu)的焊接材料

方法因素123456預熱溫度不夠后熱處理不當焊接層次不當構件表面清理不凈坡口角度不對焊接工藝參數(shù)不當裂紋及層狀撕裂裂紋夾渣、未焊透氣孔、未焊透咬邊、氣孔、未熔合嚴格控制預熱、后熱過程及坡口角度，做焊接工藝評定試件，及時清理構件表面環(huán)境因素123設備環(huán)境影響自然條件影響夜間施工、照明影響裂紋、焊縫撕裂、咬邊、氣孔、夾渣焊縫表面成形不良加強設備的檢修、檢查，做好防風、防雨措施，夜間加強施工照明

D階段（實施階段）

(1)針對工人的責任心及操作問題，施工中QC小組織對所有焊接工人進行焊前教育，提高責任心，并請有經(jīng)驗的焊接專家到現(xiàn)場進行觀摩指導，進行焊接操作示范，并對注意事項進行的詳細講解。(2)所有設備使用前，由專業(yè)人員進行調試，對檢測設備送相關的檢測部門進行檢測，合格后方可使用。(3)根據(jù)規(guī)范要求選用與母材相適用的焊絲，并進行焊接實驗；焊接所用的焊接材料及鋼板均進行復檢，確認無誤后方可使用。(4)做好焊接工藝評定，確定焊接參數(shù)，技術交底交到每一位施工人員，由QC小組成員認真做好焊前、焊中、焊后的檢查和指導工作，使預熱溫度、焊接層間溫度和后熱保溫嚴格控制在規(guī)范要求內。(5)由于露天作業(yè)，施工條件相對較差，給氣保焊接帶來較大困難，焊接質量不易保證，為此，在焊接場地搭設臨時防護棚，并增設焊接專用照明，以保證焊接質量。C階段（檢查階段）

按照因果分析圖及計劃對策表，在施工中積極進行實驗改進，對焊接完的60道焊縫進行超聲波探傷檢驗，并對不合格焊縫隙進行返修，存在以下質量問題，具體缺陷見下表（表6）質量缺陷統(tǒng)計表表6序號項目頻數(shù)累計頻數(shù)累計頻數(shù)（%）1未焊透5533.3%2夾渣3853.3%3氣孔31173.3%4表面成形不良21386.7%5未熔合11493.3%6裂紋113100%合計未焊透15

100%根據(jù)上表，做頻數(shù)、頻率圖（如圖2）

由表6及圖2可以看出，在焊接過程中，大部分焊縫質量已經(jīng)得到控制，但還存在一些問題。

A階段（處置階段）

2005年8月15日QC小組召開總結會，得出以下結論：a、總體上鋼結構焊接質量得到了有效的控制，大部分焊縫滿足施工規(guī)范要求；b、在檢查的60道焊縫中，探傷一次合格率達到75%，一部分焊縫存在少量的氣孔和表面成形不良；c、在不合格的焊縫中，主要是未焊透和夾渣。針對上述存在的問題，進行下一次PDCA循環(huán)。2、第二次PDCA循環(huán)P階段（計劃對策階段）針對第一次PDCA循環(huán)對焊接參數(shù)重新進行調整并制定相應的對策計劃，具體參數(shù)及對策計劃如表7和表8第二次PDCA循環(huán)計劃對策表表8

編號項目因素計劃對策1氣孔1、接頭未清理干凈2、焊劑潮濕3、電壓過高4、焊絲表面清理不夠1、接頭必須清理干凈2、焊劑按規(guī)定烘干3、調節(jié)電壓4、焊絲必須清理，清理后盡快使用設專人進行檢查2夾渣1、焊接時，層間清渣不干凈2、多層分道焊接時，焊絲位置不當1、層間清渣徹底2、每層焊后發(fā)現(xiàn)咬邊夾渣必須清除修復3未焊透1、坡口加工不合適2、焊絲未對準1、修整坡口2、調節(jié)焊絲4未熔合1、焊絲未對準2、焊縫局部彎曲過大1、調節(jié)焊絲2、精心操作5裂紋1、多層焊的第一道焊縫截面過小2、焊縫形狀系數(shù)過小3、焊接順序不合理4、預熱溫度不夠1、焊前適當預熱或減小電流，降低焊速（雙面焊適用）2、調節(jié)焊接規(guī)范或改進坡口3、合理安排焊接順序4、焊前預熱和焊后緩冷6焊縫表面形成不良1、焊絲位置或角度不正確2、焊接規(guī)范不當1、調節(jié)焊絲2、調節(jié)規(guī)范

D階段（實施階段）

針對以上存在的問題，主要原因是由操作人員不嚴格執(zhí)行規(guī)范要求所引起的，為此，QC小組組織所有的焊接操作人員進行質量控制培訓，并對質量控制建立相關的獎懲制度，提高所有人員的責任心和積極性，并嚴格按規(guī)范要求施工。

C階段（檢查階段）

按照因果分析圖及計劃對策表，在施工中積極進行實驗改進，對焊接完的60道焊縫進行探傷檢驗，并對不合格焊縫進行返修，存在的質量問題，詳見表9：

質量缺陷統(tǒng)計表表9

序號項目頻數(shù)累計頻數(shù)累計頻率（%）1氣孔4450%2夾渣2675%3焊縫表面成形不良28100%合計8100%根據(jù)上圖，做頻數(shù)、頻率圖如圖3A階段（處置階段）

經(jīng)過兩次PDCA循環(huán)，焊縫質量已經(jīng)得到保證。合格率達到91%。經(jīng)全體組員共同努力，大部分控制因素已基本被消除，但還存在問題，主要是操作人員在操作過程中造成的。

3、第三次PDCA循環(huán)

P階段（計劃對策階段）在本次PDCA循環(huán)中對以上問題予以解決，加強對現(xiàn)場施工人員的監(jiān)督檢查并將責任落實到人，嚴格執(zhí)行獎懲制度，探傷合格率達到100%。D、C階段（實施、檢查階段）

在以后的焊接中，每次焊完在24小時內進行超聲波探傷，所有焊縫全部合格，沒有返修現(xiàn)象，焊縫外觀成形良好。

A階段（處置階段）

通過三次PDCA循環(huán)，焊縫質量得到了很好的控制，其合格率統(tǒng)計分析如下（圖4），實現(xiàn)了本次活動的目標。根據(jù)上表，做頻數(shù)、頻率圖如圖3

六、鞏固及保持措施的制度化

1、施工過程質量管理制度化：對焊接施工工藝進行嚴格的監(jiān)督控制，細化分工，責任落實到人。2、施工質量檢查制度化：實施隊伍自檢、工段自檢和技術員、質檢員聯(lián)檢體制，并賦予質檢員相應的決策權力。七、QC小組活動效果

1、通過此次QC活動，很好地控制了厚板氣保焊接的質量問題，焊縫一次探傷合格率達100%，達到了開展QC活動的目的。2、在此次活動中，由于采用氣保焊接，焊接速度得到了明顯的提高，施工工期得到了有效的控制，比預計工期提前了5天，滿足施工要求。3、增強了工段、技術與質檢三方的質量意識和協(xié)調作戰(zhàn)的能力；同時，所有焊接操作人員的技術操