工艺工法QCQC成果攻克零下30℃厚钢板大截面焊缝焊接难题

攻攻克克零零下下 3 30 0厚厚钢钢板板大大截截面面焊焊缝缝焊焊接接难难题题广场钢构造 QC 小组1.1.课题概述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，钢构造施工工期为 7 月至 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 的翼缘板焊缝构成，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 小组调查历年天气状况发现，持续 5 年冬季施工时间为 11 月份至次年 3 月份，长达 4 个月之久，占据全年时间的 1/3，零下 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，为满足施工进度规定，钢构造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种难题。2.2.QCQC 小组简介小组简介表 1：小组简介表小组名称广场工程钢构造 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11 月至 3 月小组人数10 人小构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项目经理高档技师组长全面负责100h90%本科32执行经理工程师副组长组织筹划120h100%专科44生产经理高档技师副组长组织实行120h100%本科31商务经理工程师成员组织实行120h100%专科31经理助理助理工程师成员组织实行120h100%专科29质量负责人助理工程师成员质量监督120h100%中专36工程部经理技师成员现场管理110h100%专科25技术部副经理助理工程师成员技术指引120h100%本科26技术员助理工程师成员资料记录120h100%中专26安全负责人技师成员安全监督120h100%制表人：时间：.11.103.3.选题理由选题理由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，为总体目的的实现，钢构造低温天气施工势在必行。2、焊接难点: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。3、攻关目的：攻克零下30摄氏度超厚钢板焊接难题，为此后类似工程提供了数据支持和珍贵经攻克零下30厚钢板、大截面钢4.4.现状调查现状调查11 月 20 日，沈阳地区天气已降至 20如下，小构成员对 11 月 20 日至 12 月 1 日焊接的 119 条焊缝通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小构成员总结、归纳、整顿，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其她因素15.56%100%0.84%合计1191815.1%根据现状调查状况，绘制排列图摆在QC小组面前的新课题累积频率（%）频数=188117延迟裂纹外观缺陷内部气孔1其她因素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：.12.4结论：从排列图可以看出，影响焊接质量的重要问题（A 类）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核心的质量问题，因此上述两个质量问题的控制和管理将作为小组本次活动的重要任务5.5.活动目的及可行性分析活动目的及可行性分析（一）活动目的基于现场焊接合格率仅为 84.9%，结合项目部对工程质量目的的分解，拟定本次活动的目的值为：零下 30厚钢板大截面钢构造焊接一次合格率达到 95%。（二）目的可行性分析图 2：目的可行性分析图制图人：时间：.12.66.6.因素分析因素分析不合格频数排列图62010小构成员运用 TQC 理论和措施，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因素进行讨论分析，绘制因果分析图如下：操作人员焊焊缝缝两两侧侧未未焊接材料机械设备焊接环境工艺措施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少施工经验未按工艺评估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、后热解决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局限图 3：因果分析图（a）操作人员焊焊缝缝内内部部焊接材料机械设备焊接环境工艺措施培训不够责任心差气体纯度不满足规定加热系统热输出不够焊缝未清理干净低温天气导致皮管内结冰质量意识不强缺少施工经验CO2 气体含水量偏高气体压力不够焊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：.12.77.7.要因确认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，小构成员通过现场调查分析等措施认真拟定要因 4 条：表 3：要因确认表序号末端因素要因确认确认措施负责人验证时间与否要因1培训不够所有焊工均是持有相应焊接上岗证的纯熟技工，通过技术交底和岗前培训的占 100%。现场调查.12.8否检测仪器未定期校核检测仪器未定期校核2质量意识不强通过焊工考试挑选出 20 名合格焊工，技术水平高，操作能力强。现场实验.12.8否3人员缺少施工经验焊接人员平均参与工作时间 6 年，焊接经验丰富。现场调查.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.12.9否5未按工艺评估选用焊丝本 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，并通过焊接工艺评估实验确认，满足设计规定现场调查.12.10否6检测仪器未定期校核焊缝探伤仪器通过有关检查单位校核，仪器敏捷反映度满足规定调查分析.12.10否7气体压力局限性焊接气体集中寄存焊机房内，机房密封保温，棚内采用电油汀加热，实现正温管理，保障气体正常气化调查分析.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.12.10否9低温天气导致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.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，通过加热解决后，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.12.12是11管理执行力局限性零下 30厚钢板大截面焊缝的焊接工艺复杂，无论是人员素质、技术水平、物资保障、材料准备、工艺措施、现场协调中的任何环节浮现漏洞，就有也许导致焊缝质量问题，因此现场管理极为重要。现场检查.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.12.13是13焊前预热、层间温度、焊后解决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受缩应力，焊缝在骤冷骤热之间，极易导致焊缝扯破，浮现质量问题。采用对的的预热、层间温度控制，焊后后热及保温缓冷措施，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，因此每项工调查分析.12.13是艺措施都至关重要。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.12.10否制表人：时间：.12.15通过逐条要因确认，重要因素拟定有如下四条：1）焊接防护棚过于单薄；2）管理执行力局限性；3）焊接顺序不合理；4）焊前预热、层间温度、焊后解决及缓冷措施不到位。8.8.制定对策制定对策表 4：制定对策表要因对策措施目的地点负责人完毕时间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，并在棚内悬挂温度计，跟踪检查环境温度。实现焊接区域温度正温状态施工现场孟祥君.12.152管理执行力局限性QC 小组人员轮流值班项目部安排 QC 人员 24 小时值班，负责现场协调、记录焊接各项数据和资料收集。每条焊缝按低温焊接工艺规定一次性焊接完毕，资料记录完整。汪晓阳.12.183焊接顺序不合理排定焊接顺序钢构件节点焊接顺序规定由四名焊工对称焊接。一方面对称焊接腹板焊缝，再对称焊接翼缘板焊缝。焊缝热影响区均匀受热，且不浮现骤热骤冷现象。李章军.12.154焊前预热、层间温度、焊后解决及缓冷措施不到位按焊接工艺评估执行编制现场零下 30 摄氏度厚钢板大截面焊缝焊接作业指引书，并对现场作业人员交底。严格按工艺执行陈晓冬.12.25制表人：时间：.12.159.9.实行措施实行措施实行措施一：实行措施一：搭设双层防护棚。搭设双层防护棚。在施焊前 24 小时使用脚手架管、脚手板、层板、石棉被和防火布搭设双层焊接防护棚。焊接防护棚上部稍透风、兼具防一般小物体的打击功能；中部宽松，能抵御强风，不致使大股冷空气透入，达到保温暖棚效果；下部承载力足够四名作业人员和两名管理记录人员同步作业，稳定、无晃动；中部及下部防护采用阻燃材料遮蔽严实，避免焊接产生火花坠落同步避免劲风从底部侵入。图 5：实行措施一效果图效果：实行后，QC 小组检查最先搭设的八根十字形大截面钢柱焊接围护棚内，经测量棚内温度在 2至 8之间，达到预定目的。如下表所示。表 5：焊接围护棚内温度检测登记表构件号搭设时间实时气候温度测温时间实时棚内温度1D-11 月 2 日8:30-251 月 2 日12:0071D-21 月 2 日10:00-231 月 2 日12:0041D-31 月 3 日22:00-301 月 3 日23:3051D-41 月 3 日22:30-311 月 3 日24:0081D-51 月 4 日18:30-281 月 4 日20:3031D-61 月 4 日19:30-261 月 4 日20:3051D-71 月 5 日7:50-311 月 5 日8:2021D-81 月 5 日9:30-281 月 5 日11:004制表：时间：.1.6实行措施二：实行措施二：项目部安排管理人员项目部安排管理人员 2424 小时跟踪检查。小时跟踪检查。每天专人收集气象预报的信息，掌握天气变化状况，恶劣天气来临前，在不能完毕节点焊接时，不增设新接点焊接。如遇天气突变或特殊状况半途必须停止焊接，应立即对焊缝进行加热和保温解决（加热与焊后热解决规定相似），当焊缝再次焊接时重新对焊缝进行加热，值班人员重新对焊缝两侧温度进行检测，加热温度比焊前预热温度相应提高 2030。焊接前，项目技术人员对焊接工人进行焊接工艺、流程交底，并调试好焊接设备，同步安排管理人员 24 小时值班，进行焊接过程的工艺控制和数据记录；焊接完毕后，质检人员检查外观合格后、经具有有关检测资质探伤单位检测合格后出具检测报告。效果：QC 小组人员记录每条焊缝焊接过程工艺参数，资料收集完整，并及时进行总结，为后续工程积累珍贵经验。实行措施三：钢构件焊接节点规定有四名焊工实行措施三：钢构件焊接节点规定有四名焊工对称焊接。对称焊接。“十”字型厚钢板大截面钢柱焊接节点采用四名焊工，每班 8 小时轮班的焊接措施，持续焊接直至整个接点完毕。“十”字型厚钢板大截面钢柱的焊接节点，第一步先同步、对称、同速完毕腹板焊接，紧接着对已焊接完毕的腹板进行后热保温解决，再以相似措施完毕翼缘板的焊接和后热保温解决，（见右图）为焊接第一部分，为焊接第二部分。图 6：焊接顺序图制图：时间：.12.25效果：焊缝热影响区均匀受热，温度变化范畴控制在 20之内，满足焊接工艺评估规定。实行措施四：实行措施四：编制现场零下编制现场零下 3030 摄氏度厚钢板大截面焊缝焊接作业指引书，并严格执行施摄氏度厚钢板大截面焊缝焊接作业指引书，并严格执行施工。工。焊前使用多支大功率烤枪采用氧气和乙炔气体的中性焰加热，烘烤范畴为焊缝两边各300mm 范畴。焊前母材加热温度控制在 100以上。焊前预热在焊缝正面进行加热，温度监控线设立在坡口两侧不小于 100mm 位置，两侧测温点不少于三处；测量温度为焊缝加热部位正、反两面的温度，温度测量时停止焊缝部位的烘烤。图 7：实行措施四效果图(a)制图人：时间：.12.25焊接层间温度控制在 100 200 范畴内，通过多道多层和窄道焊接的措施保证焊缝整体温度均匀。焊接过程中，层间温度不可避免地会因剔除焊瘤、清除焊接渣膜飞溅、更换焊材、机具调节、焊接防护物品、使用高风速碳弧气刨等因素影响，而导致温度减少，必须随时运用红外测温仪观测层间温度，如发现低于规定温度时，立即进行加热补偿。单节点焊缝应持续焊接完毕，不得无端停焊，层间温度过低或超高时，应立即采用补热和停焊降温的措施，待层间温度达到规定后在进行焊缝焊接。焊后使用两把烤枪对焊缝正面两侧 300mm 范畴内进行烘烤，使整体后热温度达到 250 300 后，加盖至少 60mm 厚的保温性能好、耐高温保温棉包裹严实围护后不可随意对围护区遮蔽措施进行拆解。图 8：实行措施四效果图（b）效果：实行后，QC 小组记录开始八根十字形大截面钢柱焊接过程温度，如下表所示：表 6：焊接过程温度登记表构件号棚内温度（）焊前预热温度（）层间温度（）焊后后热温度（）保温 4 小时后焊缝两侧温度（）1D-1713107118140255341D-2412110120143264391D-3513103109123260481D-4815107110132275421D-5310105117139249361D-6512120123161279411D-729101109137286321D-841010811213527430制表人：时间：.1.10焊前加热过程中，棚内温度持续提高，能达到 15左右；焊接过程中，焊缝两侧层间温度控制在 100至 140之间；焊后整体温度达到 250左右后进行石棉布包裹，四小时后进行测量，焊缝两侧温度仍保持在 30至 50之间。满足规范规定，达到预定目的。10.10.效果检查效果检查小构成员认真贯彻对策，从 1 月 1 日至 1 月 18 日焊接完毕办公楼一第一节外框钢柱对接焊缝，焊接焊缝 140 条，外观检查所有合格，经三次探伤检测，返修两条，合格率为98.6%、，与调查表二对比成果如下表：表 7：效果检核对比表序号质量问题实行前检查点数实行后检查点数实行前不合格项实行后部合格项实行前不合格率实行后不合格率1未溶合119140816.7%0.7%2气孔715.8%0.7%3延迟裂纹2001.7%04焊缝外观缺陷100.8%0合计11914018215.1%1.4%实行后零下 30厚钢板大截面焊缝合格率100%-(2140)100%=98.6%制表人：时间：.1.19经上述总结计算，开展 QC 活动后，零下 30厚钢板大截面焊缝合格率为 98.6%。达到了预期的实行效果。图 9：活动前、目的值和活动后效果对比柱状图制图人：时间：.1.191 月 19 日至 2 月 28 日小组在巩固期 42d 内，QC 小组严格按照对策措施组织施工，小组检查了 3 次，成果可以保持焊接通过率的目的现状。现状跟踪抽查图如下：图 10：效果跟踪抽查图制图人：时间：.2.2911.11.效益分析效益分析北方冬季钢构造施工，正常有“冬休”期，人员需放假休息，设备需封存，后续施工无法跟进。本 QC 小组活动由于措施采用得当，焊接人员持续工作发明价值，提高了焊接设备运用率，也为后续工序的跟进发明了条件，抢抓冬季施工可出形象赶紧度，有相称的社会效益和经济效益。经济效益：经项目成本部门核算共节省成本 1016000.00 元，见计算详表：表 8：节省成本一览表序号项目内容估计实现的社会和经济效益1节省工期4 个月/每年2节省塔吊停滞费12 万/月4 月480000.00 元3节省其他施工设备停滞费4 万/月4 月160000.00 元4节省人工费用80 元/天.人20 人160 天=256000.00 元5节省办公管理费用3 万/月4 月10.00 元合计1016000.00 元制表人：时间：.2.25社会效益：本次 QC 攻关活动对北方地区冬季钢构造施工，保证了在低温环境下高质量高效率地完毕厚钢板焊接施工，极大地推动了整个工程项目的工期提前，有助于核心线路工期的压缩，对业主及参建各方均有非常积极的意义。12.12.成果巩固成果巩固根据本次活动，QC 小组编制了零下 30 摄氏度超厚钢板焊接攻关交流资料，并在 9 月公司质量月期间，在北京分公司范畴内进行交流报告。本次攻关活动的成功，项目部编制了零下 30 摄氏度厚钢板大截面焊缝焊接施工工法，已在 3 月 15 日获批为局级工法，并正在积极申报优秀省级工法。本次攻关活动的成果，将为后续类似工程提供珍贵的施工经验。13.13.总结及打算总结及打算QC 活动总结：本次 QC 活动，是沈阳市府恒隆广场项目第一种 QC 课题，如此寒冷环境下超厚钢板焊接在尚属初次，QC 活动的圆满成功，对 QC 团队的团队精神、质量意识、进取精神、创新思想、工作热情干劲和 QC 工具运用技巧等综合素质有了较好的检查。QC 小组在总结中对小构成员的综合素质自我评价如下表所示：表 9：小构成员的综合素质自我评价表序号评价内容活动前活动后1团队精神78912质量意识75953进取精神90924创新思想70955工作热情干劲82906QC 工具运用技巧6485制表人：时间：.2.28从上表可以看出：1）QC 活动迈进取精神较强，在 QC 活动后得到进一步加强2）在团队精神、质量意识、创新思想、工作热情干劲上有非常大的提高。3）在 QC 工具运用技巧上需进一步提高。下一步打算：下一种课题筹划开展“提高核心筒墙内埋件安装质量”，QC 小构成员需更加开拓思路，提高综合能力和创新能力。