發(fā)布人：孫燕單位名稱：南化集團建設(shè)公司中圣機械廠

銅鎳合金設(shè)備制作質(zhì)量的保證

一、工程概況

我廠為南京烷基苯廠制造的E401、E410兩臺銅鎳合金U型換熱器，是消化吸收國外技術(shù)的國產(chǎn)化設(shè)備，設(shè)備由殼體和管束等部件組成，而管束是這兩臺設(shè)備的核心。部件殼程工作介質(zhì)為苯、氟化氫，管程工作介質(zhì)為水，由于氟化氫是有毒高度危害的強氧化性介質(zhì)，因此在選材上，使用了耐蝕性高的銅鎳合金材料，其管板為16MnⅡ+B30-1-1雙面爆炸復(fù)合而成，換熱管為ASMEB111C71500Φ25×2.5銅鎳合金管。二、選題理由

1．南京烷基苯廠以前像這樣的有色金屬設(shè)備均依靠進口，代價很高；國內(nèi)現(xiàn)能制造這種材質(zhì)設(shè)備的廠家僅有幾家，我廠有幸能制作此種材質(zhì)的設(shè)備，這是一個很好的學(xué)習(xí)機會；2．銅鎳合金材質(zhì)的設(shè)備制造，我廠是第一次，選此臺設(shè)備制作作為QC小組的研究課題有一定的挑戰(zhàn)性；3．公司2002年質(zhì)量管理體系實施2000版ISO9000族認(rèn)證和ASME取證，為確保公司“行國際標(biāo)準(zhǔn)，履神圣諾言，創(chuàng)行業(yè)先行，為顧客滿意”的質(zhì)量方針的貫徹實施；4．為向業(yè)主提供滿意的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品，取得良好信譽，確保本設(shè)備制作優(yōu)良，故選定“銅鎳合金U型換熱器制作質(zhì)量的保證”為本次QC小組的課題。三、QC小組情況

3.1基本情況1、廠部于2002年5月8日成立QC小組，并經(jīng)公司質(zhì)量監(jiān)督管理部登記注冊（注冊號為07－機－01－2002），針對本次活動課題確定QC小組類型為現(xiàn)場型。2、QC小組基本情況：QC小組由廠長擔(dān)任組長，總工程師擔(dān)任技術(shù)顧問，技術(shù)人員、質(zhì)量檢查人員及有經(jīng)驗的技術(shù)工人10人組成，詳見下表3.2、QC小組的活動要求1、QC小組組織開展全面質(zhì)量管理（TQM）的學(xué)習(xí)，小組成員接受再次教育，每個人TQM受教育時間在60小時以上。2、QC小組每月活動一次，不定期對新出現(xiàn)的問題進行專題討論，小組成員均要參加每次活動，并做好活動記錄。3、由于材料特殊，工藝特別，干的過程細心觀察，并對每一次可能出現(xiàn)的問題考慮充分，集思廣益，以求每一步都是經(jīng)過深思熟慮的。4、QC小組成員分工負(fù)責(zé)材料驗收、彎管制作、孔板加工、管子脹接、焊接等主要方面可能出現(xiàn)的不穩(wěn)定因素按PDCA循環(huán)進行調(diào)查分析，制作對策措施，組織實施，并進行檢查與總結(jié)。序號姓名年齡文化程度職務(wù)職稱小組職務(wù)活動情況1胡榮38大專廠長工程師組長TQM教育平均接受60小時。

本次活動出勤率為人民服務(wù)100％

活動次數(shù)為8次。2巫建蘇54本科副廠長總工程師顧問3許其星30本科技術(shù)科長工程師組員4蔣金榮40大專檢驗科長工程師組員5喻金貴53中專焊接檢查員助工組員6陳清元46高中車間主任技師組員7李福全52高中加工班主任技工組員8孫燕36大專材料工程師工程師組員9秦茂寶37初中焊接工人技工組員10孫本軍28高中管道工人技工組員QC小組成員簡介

四、現(xiàn)狀分析

換熱器制作已是我廠目前的主要工程，U型換熱器是一種新型的換熱器，管子的兩端固定在同一管板上，因此每根管子可以自由伸縮，而與其它管子和殼體均無關(guān)。這種形式的換熱器適合高溫和高壓場合。南京烷基苯廠的E401、E410兩臺銅鎳合金U型換熱器，其殼程工作介質(zhì)為苯、氟化氫，管程工作介質(zhì)為水，而氟化氫一旦遇到水會變成氫氟酸，它的腐蝕性極強，能在極短的時間內(nèi)將普通低合金鋼材料腐蝕殆盡。因此，QC小組成員研究決定，合理分工，各負(fù)其責(zé)，從材料、管板加工、彎管制作、換熱管與管板強度脹和強度焊五方面分析原因，確定主要原因如下：

原因一：材料：銅鎳合金是一種高耐蝕性能的材料，主要化學(xué)成分為Cu≥65，Ni29.0-33.0，F(xiàn)e0.4-1.0，Zn≤1.0，Mn≤1.0，由孫燕同志負(fù)責(zé)對材料進行化學(xué)成分和機械性能復(fù)驗，且對換熱管內(nèi)徑、壁厚進行了細致的測量，為以后換熱管的脹接準(zhǔn)備原始數(shù)據(jù)。由于檢查到位，故不作本次QC小組控制的重點。原因二：彎管制作：U型換熱器U型換熱管的制作是重點，為確保制作質(zhì)量，由孫本軍和陳清元設(shè)計加工彎管胎具，并保證換熱管表面不被磨損，采取了一系列措施；尤其是R＝52.8mm和R=54mm兩種規(guī)格U型管的橢圓度和減薄量的保證，我們進行了充分的試驗，正式彎管時著重注意用無棱角砂、內(nèi)襯布、砂裝實這些方面，最終保證了橢圓度≤15%減薄量≤0.375mm，且能用φ15mm的鋼球通過。所有的換熱管煨彎后都進行了消除應(yīng)力的熱處理。此原因為主要原因，由于事先進行了充分的準(zhǔn)備，故此次活動不作為關(guān)鍵加以控制。原因三：管板加工：管板為雙面復(fù)合B30－1－1材料，此材料吸油性強，公司重新購置了一臺新鉆床，派技術(shù)精湛的操作工王永倫事先熟悉新床子的特性，并且調(diào)試正常，正式操作時采用液體肥皂作潤滑劑。為了保證孔的尺寸符合規(guī)范φ25.25，專門制作一個一頭為φ25.25mm，另一頭為φ25.40mm的通止規(guī)，鉆好一個孔檢查一個并用不干膠紙封蓋住，為便于換熱管的穿管，鉆孔后須鉸孔且孔的兩端倒1×30°角。為了保證管板鉆孔后96%的管橋?qū)挾龋?.38mm，允許的最小管橋?qū)挾葹?.25mm，且不超過5個。專門用電腦排板制作一塊與管板一樣大小的模板，并將所鉆孔的公差在模板上用樣銃眼標(biāo)出，正式加工時將模板覆蓋在管板上加工，這樣就確保了管橋?qū)挾炔怀?。此為主要原因，由于操作工技術(shù)熟練且檢查到位，故不作此次QC小組活動控制的重點。原因四：脹管：換熱管與管板間的強度脹脹接質(zhì)量的好壞直接影響整臺設(shè)備的使用壽命，因此，脹管是這兩臺設(shè)備的核心。我們在正式脹管前進行了模擬試驗，并對脹管后的貼合情況進行解剖、拉脫試驗，發(fā)現(xiàn)管子的根部貼合的不太理想，且貼合率有部分達不到要求，為此我們進行了專題討論，采取了一些有效措施，并最終保證脹管后水壓試驗一次成功。這是主要原因，亦是我們本次活動的重點，后面會詳細解釋。原因五：焊接：銅鎳合金管板和換熱管管頭的焊接，是整臺設(shè)備制作的重中之重，銅鎳合金材質(zhì)的焊接特點有：（1）焊接過程中易形成粗大的樹枝狀結(jié)晶，鉛、砷、硫、磷等易在晶界上偏析，且銅鎳合金的膨脹系數(shù)較大，冷卻時收縮應(yīng)力較大易造成裂紋；（2）焊接時熔池高溫時吸收較多的氧、氫氣體，而冷卻后只能溶解少量的氫、氧氣體，在焊接中生成氣孔；（3）由于銅的氧化特點和銅鎳合金熔池流動性較差，易產(chǎn)生未焊透等缺陷；（4）銅鎳合金的熱導(dǎo)率和電導(dǎo)率與碳鋼相近，因而使得焊接易于進行，一般不須預(yù)熱。因為上面的這些特點使得銅鎳合金的焊接較為復(fù)雜，在焊接過程中有過很多次失敗，偶爾還有灰心的時候，因此,QC小組成員將此作為活動的重點。故此原因是主要原因，后面會重點剖析。序號項目允許偏差不合格次數(shù)不合格率％累計不合格率％1脹管貼合率≥5%1043.4843.482焊接缺陷氣孔834.7878.26裂紋3彎管制作橢圓度≤10%(15%)28.7086.96減薄量≤0.375mm4管板加工孔徑0~0.15mm28.7095.66管橋≥5.38mm5

材料/14.34100累計231004.1根據(jù)以上的分析并結(jié)合以往換熱管制作中容易出現(xiàn)的質(zhì)量缺陷，搜集數(shù)據(jù)并整理如下：

銅鎳合金設(shè)備制作缺陷數(shù)據(jù)統(tǒng)計表4.2根據(jù)缺陷數(shù)據(jù)統(tǒng)計表，繪制銅鎳合金設(shè)備制作缺陷排列圖，從排列圖中確認(rèn)銅鎳合金設(shè)備制作的主要影響因素：

五、設(shè)定目標(biāo)及可行性分析

目標(biāo)加強每個環(huán)節(jié)的PDCA循環(huán)，管板脹接貼合合格率達100％，焊接合格達到98%,水壓試驗一次合格，最終確保銅鎳合金U型換熱器制作優(yōu)良。可行性研究能圓滿完成目標(biāo)技術(shù)保障有公司堅強的技術(shù)裝備和小組成員刻苦鉆研的攻關(guān)勁頭體系保障有按ISO9001質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)建立的完善的質(zhì)量保證體系人員保障小組成員有較高的文化水平和豐富的施工經(jīng)驗，操作人員都有專門的實踐經(jīng)驗。可行性分析料機人方法環(huán)境管板孔加工精度不夠脹接參數(shù)選擇不當(dāng)脹管貼合率差焊接缺陷多料機方法人管板復(fù)合層不完善把關(guān)不嚴(yán)焊機性能不穩(wěn)

操作經(jīng)驗不豐富氬氣保護不嚴(yán)密

焊接方法不當(dāng)環(huán)境工人操作不熟練焊工培訓(xùn)不到位

焊接缺陷多的因果分析圖

七、制定對策

經(jīng)過QC小組成員討論，根據(jù)因果圖從人、機具、材料、方法、環(huán)境等方面對造成管板加工精度不夠和脹管貼合率不夠的原因進行深入剖析，并對其影響主要因素的末端因素進行了確認(rèn)；我們認(rèn)為影響脹管貼合率差和焊接缺陷多的原因如下：序號影響因素對策責(zé)任人檢查人計劃時間1工人培訓(xùn)不到位,操作技能不夠制作前對工人進行崗位培訓(xùn),技術(shù)交底。巫建蘇許其星蔣金榮2002.5.82002.5.102脹管器老化，脹接參數(shù)不當(dāng)重新購置了一臺液壓脹管機，并試驗得出最佳工作參數(shù)。巫建蘇許其星蔣金榮2002.4.122002.6.13管板、換熱管檢查不到位重新對管板．換熱管進行認(rèn)真檢查許國慶孫本軍孫燕2002.6.72002.7.194脹管時清洗劑選用不當(dāng)重新采取新的清洗劑陳清元許其星2002.8.105操作環(huán)境清潔度不夠?qū)ｉT裝修一個車間作為銅鎳合金換熱管制作喬兆敏陳清元胡榮2002.4.82002.6.246焊機性能不穩(wěn)重新購置了一臺新的自動焊機胡榮喻金貴2002.7.207焊接方法不當(dāng)采用自動氬弧焊成形美觀喻金貴巫建蘇2002.7.252002.8.308焊接時氬氣保護不嚴(yán)改變充氬方式喻金貴巫建蘇2002.7.252002.8.30八、實施措施

措施一、5月8日由巫建蘇組織QC小組管理人員和具體操作工人進行思想教育，說明該設(shè)備制作的質(zhì)量要求，使每個人增強了質(zhì)量意識，加強工作責(zé)任心，同時制定了質(zhì)量獎懲制度。措施二、5月9日由巫建蘇和許其星組織QC小組管理人員和各操作工人進行崗位培訓(xùn)、技術(shù)交底，各個環(huán)節(jié)均派檢查員監(jiān)督檢查，每工序確保不讓不合格品流入下一道工序。八、實施顛措施措施三擾、6月9糠日許國哨慶采用勉渦流探工傷對管三板進行霉嚴(yán)格檢森查，發(fā)醒現(xiàn)有一聽面有2司cm×招3cm霸范圍貼愚合的不費太好，詞采取了御補救措洽施；對藝換熱管愁逐根進毀行了水矩壓試驗繼，并從悶中抽取省10%腐打壓到帽6.8志6Mp土a.。措施四、我們先追進行機艷械脹，磨發(fā)現(xiàn)達轎不到要棒求。6花月18匪日液壓顧脹管機美到廠,符巫建洞蘇邀請羊廠家技丘術(shù)專家高來我廠激講課，茄QC小飄組成員聾會同技辮術(shù)人員握、操作稅工人均冷參加了滾學(xué)習(xí)，嫂并研究絨總結(jié)出垃了工作炕狀態(tài)最擁佳時的浸所有參臥數(shù)。八、實古施措施措施五貍、6月交24日將，車間踏已裝修接好，換閉熱管、數(shù)脹管器辭等一些劑相關(guān)設(shè)驚施進入吼車間，高并開始夾脹管試軍驗，發(fā)浴現(xiàn)有部保分管子惑脹接后茂根部貼避合的不坑太好，漏分析查尚找原因耕，是換竟熱管清在洗的不睬夠干凈母，又換描一種清悟洗劑清佛洗后再柳試，解司剖試塊翠并作拉藝脫試驗猴，結(jié)果旅很令人猜滿意。措施六地、為控僵制硫、云磷、鉛憲等雜質(zhì)雕的污染瞞，我們說讓焊接尤過程在槽潔凈的竹專用廠推房焊接托，焊前若對管板順、管子毯和焊絲笑進行了預(yù)仔細的步清洗，炸有關(guān)人竿員進施屢焊現(xiàn)場替要換干科凈的棉暈制工作博服、布宋鞋和膠攝皮手套碰。八、實立施措施措施七、增7月10寒日焊接試茫驗中我們叢采用手工撕氬弧焊，百發(fā)現(xiàn)焊縫谷成形粗糙弊、不平滑筍、不耐蝕朗和易應(yīng)力置集中。后父選用自動學(xué)鎢極氬弧添焊，焊縫爽成形美觀粥了，但作裝表面滲透五探傷發(fā)現(xiàn)戶有裂紋和成氣孔，分境析原因可銜能是焊機圾性能不穩(wěn)倉定、焊絲帖清理不完淚善和氬氣拌保護不完囑全，7月萄20日新血購置的自貫動焊機回英廠，采用央新焊機同加時嚴(yán)格了瀉對工件、翁焊絲的氧額化物的清絹理去除，斷并對工件懂、氬氣、澤焊絲進行同了干燥處貴理，嚴(yán)格賴控制層間抖溫度，解肝決了氣孔閣和裂紋。浙銅鎳合金察焊接熔化侮的液體流嗚動性較差泉，易產(chǎn)生責(zé)未焊透，宣我們采用蔬了加大坡芽口角度和做控制電弧沫長度，克猛服了該缺惱陷。八、實施椒措施措施八、巷銅鎳合金螺一般焊后驅(qū)不要求熱說處理，由友于該換熱剩器使用的錯條件較苛鈔刻，管程枕內(nèi)為氟化師氫、苯物微料，對設(shè)電備有應(yīng)力殺腐蝕，故唯焊后要求駁換熱器的塑管束作焊列后消除應(yīng)阻力熱處理尋。按正常茄的熱處理敢工藝處理憤后工件表孟面氧化較搏嚴(yán)重，影蹦響設(shè)備的欺表面質(zhì)量同，QC小厘組成員又鴿陷入一個晉難題，但獸大家不氣萌餒，繼續(xù)份進行各種縮慧試驗，最患終達到了垃既消除了廉焊接殘余測應(yīng)力，又廉使工件表毯面氧化程潮度減輕，庸使得產(chǎn)品判的質(zhì)量更丸好。九、成果摩檢測1、脹管貼爐合情況斜的檢測濫：正式脹管狀時，我們裳嚴(yán)格按照塑試驗成功五的工作狀并況及脹管山工藝的各楊種參數(shù)脹丙接，并做幣好相關(guān)參特數(shù)的記錄趟。脹管率蘇的計算變?nèi)缦拢簁＝{秘[(d′暫-d)-廚(H-兇D)]/咬2T}*云100%式中:第k—換撓熱管與瘦管板脹餅接的脹止管率,懂%d′--俱脹接后換滿熱管內(nèi)徑諸,mmd--攝脹接前換灑熱管內(nèi)徑薦,mmD-葡-脹接柜前換熱里管外徑杠,mmH--憤管板直徑遠,mmT–換營熱管壁厚漫,mm脹管率應(yīng)夏任取一個楊圓（如下使圖）上的純八個孔和腳管板中心伙任一孔脹還管率的平輪均值，以餐此為一組障，取三組控的平均值醬為最終值縣。D25.12525.124.924.8252525.125均值K1T2.452.52.552.482.52.52.492.52.48

0.0539H25.2525.325.2825.3225.3425.2925.3625.3425.28d′20.620.620.4820.5720.5920.620.6120.6220.61d20.2202019.9419.82020.0220.120.04k0.05100.06000.05880.04230.05000.06200.04620.05600.0585D2525.12525.124.925.125.124.824.9均值K2T2.462.52.552.482.52.52.492.52.48

0.0508H25.2825.325.3825.3225.3525.3125.3325.3225.3d′20.6120.5820.5420.5920.620.5820.620.5620.59d20.0820.119.920.1419.920.120.1219.819.94k0.05080.05600.05100.04640.05000.05400.05020.04800.0504D25.125.225.12524.925.12525.124.9均值K3T2.522.532.542.482.52.512.492.52.49

0.0529H25.3525.3525.3825.3225.3625.3125.3325.3425.29d′20.6120.5820.5820.620.6120.5620.5920.5920.58d20.0620.1420.0220.0419.920.0820.0220.119.92k0.05950.05730.05510.04840.05000.05380.04820.05000.0542三組平遍均值為啄K=(疾k1+糧k2+嶼k3)棟/3=像(0.西053燈9+0擦.05他08+墾0.0傾529何)/3棉=0.閥052毒5=5妨.25道%K≥5盛%故本伴次脹管矩貼合率極符合要緞求。脹接完成裂后做水壓舞試驗無一患處滲漏。三組平換均值為獅：K=掀(k1嬸+k2若+k3價)/3艦=(0截.05流39+常0.0啦508青+0.巖052摔9)/抹3=0沙.05逼25=固5.2蘭5%。奔K≥5宮%故本糠次脹管晨貼合率溉符合要追求。脹謹(jǐn)接完成閃后做水評壓試驗哈無一處磁滲漏。焊接試危驗時制齊定出較總?cè)婧鲜堇淼暮妇劷庸に囆纫?guī)程，叨在按G抵B15療1附錄揪B要求是做的焊鹿接工藝?yán)⒃u定合輛格后，蹲在產(chǎn)品齊的施焊女中，焊蛙出的焊孤縫質(zhì)量負(fù)優(yōu)良，欠成形美輸觀，得溫到了到檔現(xiàn)場檢拖驗的用浩戶的認(rèn)扣可，且擴100惱％做怨了P程T檢查躁，達到裝JB董473千0－9隙4Ⅰ級乘合格，濤壓力試暴驗一次瞞成功。2、焊接啦結(jié)果檢測十、效益?zhèn)儥z測在公司擱領(lǐng)導(dǎo)的夾大力支永持、Q祝C小組心成員的撲通力合佛作下，對對一切螺可能出資現(xiàn)的問濾題進行茂了充分叨考慮，汽集思廣雅益，使翁每個工北序都井難然有序邁地進行杜，避免糠了返工匪。最終屑使兩臺貨銅鎳合證金設(shè)備溉達到優(yōu)懷良標(biāo)準(zhǔn)磚。1、企業(yè)的淺經(jīng)濟效賭益兩臺銅域鎳合金漫產(chǎn)值為纖500賄萬元，趴利潤1貢20萬勢元，利涼潤率為扎25%機，經(jīng)濟蕉效益是勁非常高窗的，與