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发布人：刘成单位：上海电力建筑工程公司日期：2010年04月09日一课题概况金陵电厂烟囱工程为国内第一座双筒自立式钢结构烟囱。主体结构由筒体、环梁和钢管支架三大部分组成.钢管支架规格φ2000*40~φ600*10，主立管从1.5m标高独立基础连接至218.0m标高筒身环梁上，呈三角形布置。支架所有节点均为相贯线焊缝连接，当支管直径大于φ600时，其相贯线焊缝均为一级焊缝，如何保证大直径小角度相贯线焊缝达到一级质量要求是本小组的攻关重点。二小组概况2.1小组介绍二小组概况2.2小组活动进度计划三选题理由设计要求：设计图纸要求所有相贯线焊缝均为一级焊缝，而国内通常的做法是相贯线跟部区为角焊缝，无需焊透，目前经验无法满足设计要求。公司要求：公司想通过金陵烟囱的施工，树立烟塔品牌，抢占钢烟囱市场，要求金陵烟囱相贯线焊缝必须达到设计要求，解决钢烟囱发展的一大瓶颈。目前现状：2008年5月，QC小组参考传统相贯线焊接方法在现场有针对性的做了小角度相贯线焊接试验，共10道焊缝，不合格焊缝3道，合格率仅为70%。提高钢烟囱大管径小角度相贯线焊缝一次合格率四现状调查数据来源：1、现场试验资料；2、公司以前加工制作的进出线构架相贯线焊缝焊接资料。序号项目名称频数（点）累计频数（点）频率（%）累计频率（%）1未焊透373761.761.72夹渣74411.673.33气孔5498.381.64弧坑4536.788.35咬边3565.093.36其它4606.7100合计N=60四现状调查由图中可以看出未焊透是影响小角度相贯线焊缝质量的主要问题。根据调查编制排列图如下：五目标确认及目标分析大管径小角度相贯线焊缝一次合格率85%目标分析：根据目前焊接试验，合格率为70%，其中未焊透占61.7%，如果解决90%的未焊透问题，则：70%+(1-70%)×61.7%×90%=86.7%。通过分析我们小组认为能将大管径小角度相贯线焊缝一次合格率提高到85%以上。70%85%0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%现状目标值焊缝合格率六因果分析我们对未焊透现象进行原因分析，制作因果图如下:从中可以看出末端因素有9项。七要因确定要因确认计划表七要因确定要因确认计划表（续）七要因确定①高空焊接通过对金陵烟囱支撑体系进行分析，主管与支管轴线的空间角度在21~84°之间，在轴线空间角度较小时，施焊环境差，焊工焊接空间小，这会影响相贯线焊缝的焊接质量。支撑管与管焊接空间示例验证结果：能够使小角度焊缝全部地面完成，为非要因。对支撑构件进行合理分段，小角度焊缝的焊接全部地面化。未端因素分析论证七要因确定②焊条直径选择偏大现场调查发现，大多数焊工都能按要求正确使用焊条，仅有部分焊工在直管口焊接时仅用∮4的焊条打底和施焊，而工艺要求使用∮3.2进行打底。同样小角度相贯线跟部焊接时的坡口深，也要求用∮3.2打底，∮4正式施焊。验证结果：焊条选择正确率到达95%，因此“焊条直径选择不当”为非要因。调查结果：未端因素分析论证七要因确定验证结果：焊工考试合格率为33.4%，因此“缺少培训”是要因。未端因素分析论证③缺少培训对六名全位置焊工进行现场模拟考试，发现有四名焊工的焊缝存在不同程度的缺陷。六名焊工虽然经过培训，取得了合格证，但现场小角度相贯线焊接的操作难度比培训时要大得多，真正符合实际条件的技能培训不够，这是影响实际焊接质量的重要原因。考试结果：七要因确定验证结果：焊条偏芯度合格率为95%，因此为非要因。未端因素分析论证④焊条偏芯度大在现场随机抽了10包焊条，每包焊条选择2根焊条，共计20根焊条。在焊接棚内使用这些焊条进行焊接，通过观察其中只有1根焊条有比较大的偏芯度。合格不合格偏芯度数量合格率数量合格率百分比1995%15%七要因确定验证结果：电流稳定的焊机占91.6%，因此“焊机电流不稳定”为非要因。未端因素分析论证⑤焊机电流不稳定对现场所有焊机进行了检查，只有1台焊机电流运行不稳定。对损坏的设备进行了更换，并要求焊机定期进行维修和检查，保证施工过程不发生因设备问题而影响焊接质量。运行正常（电流稳定）运行不正常（电流不稳定）数量所占比例数量所占比例焊机1191.6%18.4%运行情况设备名称七要因确定间隙太大验证结果：间隙不能控制在1.5~5mm之内，因此为要因。未端因素分析论证⑥组对间隙小试验钢管相贯线组装，发现相贯线一圈无法保证间隙均匀，局部间隙太大，局部间隙又太小，这是相贯线放样、切割造成的原因，影响了焊缝焊接质量。间隙太小七要因确定验证结果：模拟考试合格率为70%，未达到80%，因此为要因。未端因素分析论证⑦焊接速度过快、焊接电流偏小支管∮1000×16焊接工艺参数如下应用上表及其它管径工艺参数进行的施焊试验，合格率为70%。小组分析认为，虽然小角度相贯线焊缝已制定出相应的焊接工艺评定，但未标出相贯线不同区域的具体不同点，焊工难以跟着区域变化把握好焊接参数。七要因确定数量所占比例毛刺210%焊渣、药皮15%飞溅物15%灰尘、油污15%凹凸15%结果：1）缺陷点数发生最多的为毛刺，但也只占10%，90%的焊缝未发生此缺陷。2）共有3道焊缝存在层间及焊根清理不良现象，占15%。缺陷名称验证结果：坡口及层间清洁度满足要求的占85%，因此为非要因。未端因素分析论证⑧层间及焊根清理不净在焊接现场发现存在层间及焊根清理不良现象的发生，决定采取尖形磨光机打磨，接下来几天观察发现焊工执行情况很好。小组在2008年7月17号~21号五天时间内抽查了20道焊缝在焊接前、焊接中的焊根及层间清洁情况。统计结果：七要因确定原坡口跟部区坡口验证结果：跟部区焊透仅为60%，因此为要因。未端因素分析论证⑨焊缝纵深大焊工模拟考试试块缺陷时发现未焊透现象很多发生在跟部区，原坡口形式参考了规范及设计图纸要求。按原坡口焊接的焊缝，跟部区焊透仅为60%。小组分析内容：当支管板厚t为28mm时，T为56mm，焊缝纵深大，且相贯管面之间角度较小，焊接难度大也难保证跟部焊透，所以必须设计合适的坡口形式才能有效减少未焊透现象。八制定对策通过末端因素分析论证，我们找到了影响未焊透的四个主要原因：1)缺少培训；2)组对间隙小；3)焊接速度过快、焊接电流偏小；4）焊缝纵深大。对策表八制定对策对策表（续）九实施对策实施一：设计合理坡口形式大直径小角度新坡口采用内外坡口方法：A区为趾部区，管外焊接空间大、容易施焊，相贯线为支管内壁与主管相贯，开外侧坡口，外部焊接。B、C区为侧部区和过渡区，B区具体过渡如下：全外坡口——内外坡口（外大于内）——内外坡口（外等于内）。C区具体过渡如下：内外坡口（外等于内）——内外坡口（内大于外）——全内坡口。D区为跟部区，管外已无足够的焊接空间，设计坡口为内坡口，内部焊接，注意相贯线头选取较短，保证人员内侧施焊方便。实施效果：从D区看出，跟部区管内焊接时，跟部转化成趾部区，管面角度大于45°。九实施对策实施效果：实施效果：按新工艺参数进行施焊，及时调节参数的次数比例为89%。参考焊接工艺评定，小组对焊接工艺进行了完善。全位置焊缝划分为4个区域，分别相当于立焊（向下）、立焊（向上）、平焊和仰焊。①区溶化铁水位于电弧上方向下流淌，电流应比平焊稍大以利于电弧吹开铁水去溶化其下的部分母材。②区溶化铁水位于电弧下方向下流淌，母材直接暴露在电弧之下，为了防止烧穿电流应比其它各区都小。③区处于平焊，电流比②区稍大。④区由于重力作用，焊速应缓慢，以利溶滴过渡。根据相贯头的不同施焊方向，焊工应熟练掌握自己施焊区域属于哪种焊位，及时调整电流和焊接速度。按照新的焊接工艺参数进行试焊，通过现场观察焊工能熟练调节相贯线各区段的焊接参数，通过5天现场统计结果如下：实施二：调整焊接工艺参数及时调节未及时调节次数比例次数比例1588.3%211.7%九实施对策1、相贯线放样：为了使放样的精确度，使相贯线组装时间隙均匀，采用STCAD和AutoCAD素线法进行相贯线放样。本工程节点形式非常复杂：存在多管相贯（最多7根钢管相贯）；存在相贯钢管轴线不交于一点情况；存在钢管与钢板相贯情况。国内现有相贯线放样软件还不够成熟，仅能解决平面内少管相贯情况。利用三维CAD等分素线，再绘制成二维图（展开图），可绘制任何类型的相贯线。实施三：精确放样相贯线展开图、提高钢管切割线精确度九实施对策2、切割：相贯线绘制好后在计算机上标出十字线，按1:1打印出样板图并沿相贯线剪裁好。在钢管外壁上标出十字线。将样板图紧贴于钢管外壁，注意样板图上打印的十字线与钢管上的十字线吻合，沿剪裁线在钢管上画出切割线，手工割刀沿切割线切割钢管。实施效果：通过此放样及切割方法，相贯线坡口组装后间隙理想，通过测量间隙均能控制在1.5~5mm。相贯线组装效果10月份相贯线焊缝组对情况见下表：焊缝编号设计间隙测量间隙结论相贯线1-11.5~5mm4mm符合要求相贯线1-21.5~5mm4mm符合要求相贯线1-31.5~5mm3mm符合要求相贯线1-41.5~5mm4mm符合要求相贯线1-51.5~5mm2mm符合要求相贯线1-61.5~5mm2mm符合要求九实施对策实施效果：经过培训和考试，焊工能够熟练掌握操作技能，理论及实际考试合格率为100%。实施四：加强焊工技能培训针对全位置相贯线焊接的难点和要领对焊工进行技术交底，并邀请公司焊接技师进行相贯线焊接操作手法的示范和培训。焊接难点和要领：相贯线头组装方向不任意性，组对难，焊接为全位置焊，不同区域不同操作手法。焊工根据相贯线头空间组装位置，清楚划分哪个区属于哪种焊接并用相应的操作方法。焊工在现场进行操作练习，公司技师在现场指导，使焊工心中有数，掌握不同区域不同位置的操作规程。对其中六名全位置焊工在现场进行实际操作和书面考试，均说明焊工已熟练掌握小角度相贯线焊缝技能要求。十效果检查2008年11月份，小组对焊接完的相贯线焊缝进行统计，小角度相贯线焊缝一次合格率高达90%。1、目标完成情况QC活动圆满完成！70%85%90%0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%活动前目标值活动后焊缝一次合格率支撑层数相贯线焊缝数量相贯线总长度一次合格数量第一层16道52m14道第二层10道40m10道第三层10道36m8道第四层10道30m9道第五层6道18m6道一次合格率：（14+10+8+9+6）/（16+10+10+10+6）=90%十效果检查1）采用新放样及切割工艺，节省了铆工样板放样，直接节约成本约1万元（白铁皮：25元/m2*400m2=10000元；人工费80元/工*20工=1600元；CAD图纸打印：4元/m2*400=1600m2；直接节约成本：10000+1600-1600=10000元）。因此通过本次QC活动，直接节省成本约2.4万元2）新坡口形式比全外坡口形式节省焊材20%，同时减少了工期投入，直接节省材料成本约1.4万元（2000kg*20%*35元/kg=14000元）。2、经济效益十效果检查3、社会效益1）社会影响方面：因为金陵钢烟囱作为国内首创、亚洲第一座240m高双筒自立式钢结构烟囱，从设计到施工阶段都受到了社会各界的关注。通过QC活动为公司在钢烟囱领域树立了品牌，为以后公司承接相似工程提供了有利的宣传作用。①电力土建专业网给予的报道，具体网址：②金陵钢烟囱作为金陵电厂的标志建筑，得到了华能总部的肯定并在中国电力门户网站给予报道，具体网址：③钢结构网给予的报道，具体网址：=265979&T=News&N=10862)环保方面：混凝土套筒烟囱，拌制和浇筑混凝土对环境产生较大的污染。自立式钢结构烟囱的钢材可重复利用，适应环保要求。金陵烟囱的成功应用促进了高耸钢结构的发展。