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国家体育场(鸟巢)项目部国家体育场（鸟巢）项目经理部中冶集团中冶集团提高钢结构现场焊缝的一次合格率中国一冶国家体育场（鸟巢）项目部QC小组发布人：曹仁国家体育场(鸟巢)项目部国家体育场（鸟巢）项目经理部中冶集团中冶集团一、工程概况国家体育场（鸟巢）工程为2008年北京奥运会主会场。其设计新颖，空间钢结构由24榀门式桁架围绕着体育场内部碗状看台区旋转而成，结构组件相互支撑、形成网格状构架，组成体育场整体的“鸟巢”造型。场内可容纳10万人同时观看比赛。我单位承接钢结构工程的现场拼装及其焊接任务（计从P9～P18线的工作任务）。国家体育场钢结构焊接特点1、焊接量大及板厚大，其一件组合柱（含上、下柱）在现场拼装的焊缝数量达540余米；组合柱的内柱的板厚全部超过60mm，外柱最薄的为36mm。国家体育场(鸟巢)项目部国家体育场（鸟巢）项目经理部中冶集团中冶集团2、特殊钢（Q460E、GS-20Mn5V铸钢）的焊接，其中Q460E钢的焊接，根据数据库的搜索，Q460E钢日本曾焊接过板厚最厚80mm，而我们焊接的Q460E板厚达110mm，这在世界上是首次大板厚、大规模使用。其余钢材材质为Q345GJD。国家体育场(鸟巢)项目部国家体育场（鸟巢）项目经理部中冶集团中冶集团3、焊接质量要求高，所有现场拼装焊缝为一级焊缝（100％UT检测），焊缝余高0～1mm，焊缝宽度偏差不超过3mm，焊缝外观成型美观等。施工现场的焊接方法选用结合现场情况、生产率以及焊接变形小的特点，本工程的焊接方法选用CO2气体保护焊（平、横、立焊位）和手工电弧焊（仰焊位）。在时间紧、任务重、现场施工难度大的情况下，为保证焊接质量，我项目部QC小组选择了“提高钢结构现场焊缝的一次合格率”为课题开展QC小组活动。国家体育场(鸟巢)项目部国家体育场（鸟巢）项目经理部中冶集团中冶集团小组名称一冶工安国家体育场项目部QC小组注册登记号一冶工安字00502号成立时间2005年8月5日小组类型攻关型活动课题提高钢结构现场焊缝的一次合格率活动时间2005年11月1日至2005年12月3日活动次数10小组荣誉1、中国一冶优秀QC成果一等奖2、中国冶金建设协会优秀QC成果一等奖3、全国工程建设优秀质量管理小组QC成果二等奖二、小组概况国家体育场(鸟巢)项目部国家体育场（鸟巢）项目经理部中冶集团中冶集团姓名性别年龄学历职称小组职务承担工作魏雅珍女35大学工程师推进者指导QC活动曹仁男31大专工程师组长总负责技术负责张志海男26大专工程师副组长质量监测程国辉男41高中焊接技师组员对策实施刘进男25大学助理工程师组员课题调查会议记录梁钰男23大专助理工程师组员联络协调朱建伟男47大专工程师组员检查效果小组成员国家体育场(鸟巢)项目部国家体育场（鸟巢）项目经理部中冶集团中冶集团三、选题理由项目部的焊接目标钢结构现场焊接合格率达到94%以上客观存在通病现场钢结构焊接时，存在焊缝返修情况，焊接合格率为89.2%选择活动课题提高钢结构现场焊缝的一次合格率国家体育场(鸟巢)项目部国家体育场（鸟巢）项目经理部中冶集团中冶集团序号名称缺陷长度（m）备注1夹渣17.25条状夹渣2外观成型2.633未熔合2.10包括点状夹渣，一个缺陷按50mm计算4气孔2.505咬边1.546裂纹0.92包括未焊满合计26.94制表人：曹仁时间：2005.11.3通过C13下柱的焊接，经UT检测现场统计，C13下柱焊缝长度为252.27m，合格长度225.33m，合格率为89.32%，见下表：四、现状调查C13下柱焊缝不合格长度统计表国家体育场(鸟巢)项目部国家体育场（鸟巢）项目经理部中冶集团中冶集团焊缝缺陷频数统计表序号项目频数频率（％）累计频率（%）1夹渣5864.064.02外观成型99.873.53未熔合88.782.44气孔88.791.15咬边55.596.66裂纹22.298.97其它11.1100合计91100100制表人：曹仁时间：2005.11.3国家体育场(鸟巢)项目部国家体育场（鸟巢）项目经理部中冶集团中冶集团制图人：曹仁时间：2005.11.3焊缝缺陷排列图结论：从上图看出，焊缝内部夹渣是影响焊缝一次合格率的重要因素。36.4018.25854.672.8064.073.582.491.196.698.9100夹渣观感不好未熔合气孔咬边裂纹其它8589219120406080100累计频率%频数国家体育场(鸟巢)项目部国家体育场（鸟巢）项目经理部中冶集团中冶集团五、制订目标小组将钢结构现场焊缝的一次合格率制订为95%。89.32%95%现状目标国家体育场(鸟巢)项目部国家体育场（鸟巢）项目经理部中冶集团中冶集团目标可行性分析1、调查表明，焊缝不合格率100％－89.32％＝10.68％，其中焊缝夹渣所占频率为64％，小组分析认为，只要治理夹渣90%，可将不合格率降为10.68％-10.68％×64%×90%=4.53%，则焊缝一次合格率1－4.53%=95.47%＞95％。2、同等条件下，现场另一施工单位的焊缝一次合格率94.16%。结论：焊缝一次合格率目标制订为95%是可行的。国家体育场(鸟巢)项目部国家体育场（鸟巢）项目经理部中冶集团中冶集团六、原因分析因果图焊接工艺不完善焊缝夹渣焊接区域环境差工序安排不合理焊道清渣困难技术素质低人培训不到位组织不协调沟通不好焊材使用时不规范制图人：曹仁时间：2005.11.3操作工序混乱责任心不强考核制度不完善焊机老化机电流/电压调节失灵料焊材质量不合格焊条未按要求烘干焊丝上有油污等小型工具不到位法环风速超标科学性合理性不强国家体育场(鸟巢)项目部国家体育场（鸟巢）项目经理部中冶集团中冶集团七、要因确认序号末端因素验证方法确认过程负责人结论1考核制度不完善调查分析项目部的5#文件《关于焊工考核办法》,明确规定了焊缝一次合格与返修长度的奖惩办法刘进非要因2培训不到位调查分析参战焊工83人，C13下柱焊接时仅强化培训了67人，未强化培训的焊工技术素质较差曹仁3沟通不好调查分析项目部建立了月例会、周例会制度，并有焊接记录，每一个焊口均有向施焊人员传达焊接工艺卡等有关技术资料程国辉非要因4小型工具不到位现场验证按照工程进度在当地购买小型工具，能够及时消除在焊接过程中的缺陷梁钰非要因是要因国家体育场(鸟巢)项目部国家体育场（鸟巢）项目经理部中冶集团中冶集团续表序号末端因素验证方法确认过程负责人结论5焊机电流/电压调节失灵现场验证项目部在本工程开工前按鸟巢工程焊接专家组验证好了的焊机品牌，新购置40台CO2气体保护焊机、30台直流焊机刘进非要因6焊材质量不合格调查分析所有焊材都有合格的《焊材质量证明书》，且每批焊材按规范要求复检合格后才能使用，有《焊材质量复检报告》曹仁非要因7焊条未按要求烘干现场验证焊工使用的焊条均采用远红外烘干箱烘干，焊条烘干由专人负责，所有焊条均有《烘干记录》，烘干温度符合规范要求朱建伟非要因8焊丝有油污等现场验证焊丝为新购置的，且每盘焊丝开封后两天内用完，焊接前均未与油污、杂质等接触朱建伟非要因国家体育场(鸟巢)项目部国家体育场（鸟巢）项目经理部中冶集团中冶集团续表序号末端因素验证方法确认过程负责人结论9工序安排不合理理论分析仰焊焊缝较多，质量难以保证；特殊钢焊接经验国内无从借鉴程国辉10焊接工艺不完善理论分析经鸟巢工程焊接专家组论证，CO2气体浓度需提高并优化焊接材料曹仁11风速超标现场验证10次检测焊接区域的风速，CO2气体保护焊焊接区域平均风速4.8m/s，手工电弧焊焊接区域平均风速10.5m/s，均大于规范要求（规范要求：CO2气体保护焊焊接区域风速小于2m/s，手工电弧焊焊接区域风速小于8m/s）梁钰制表人：曹仁时间：2005.11.3是要因是要因是要因国家体育场(鸟巢)项目部国家体育场（鸟巢）项目经理部中冶集团中冶集团八、制定对策序号要因对策目标措施负责人地点完成时间1培训不到位加强培训使焊工技术素质达到要求参与鸟巢工程强化培训班；聘请老师指导；举办知识讲座；组织焊工相互交流会程国辉施工现场05.11.92工序安排不合理优化方案工序安排合理尽量减少仰焊；模拟焊接；电脑模拟组装曹仁施工现场05.11.143焊接工艺不完善改善工艺使焊工按照最佳工艺焊接提高CO2气体浓度；优化焊接材料曹仁施工现场05.11.114风速超标改善施焊区域环境手工电弧焊风速＜8m/s、CO2气体保护焊风速＜2m/s搭设整体防风棚刘进施工现场05.11.14制表人：曹仁时间：2005.11.3国家体育场(鸟巢)项目部国家体育场（鸟巢）项目经理部中冶集团中冶集团（一）、强化质量意识，加强焊工的技能培训1、组织未强化培训的焊工参加鸟巢工程的焊工强化培训班。2、聘请大学院校的焊接专业老师郑玉林副教授进行现场指导。3、邀请鸟巢工程焊接专家组成员、国家焊接专家戴为志教授对焊工进行知识讲座。4、组织焊工相互之间进行技术交流。由焊接技术强的焊工来讲授焊接过程中操作心得。九、对策实施国家体育场(鸟巢)项目部国家体育场（鸟巢）项目经理部中冶集团中冶集团焊接老师和焊接专家在授课焊工相互交流会以下是实施情况照片:国家体育场(鸟巢)项目部国家体育场（鸟巢）项目经理部中冶集团中冶集团效果检查：强化培训的焊工顺利通过国家冶金焊考委的笔试和操作考试。焊工强化培训国家体育场(鸟巢)项目部国家体育场（鸟巢）项目经理部中冶集团中冶集团（二）、优化方案，明确焊接工序1、改变焊位。仰焊位较多，施焊时焊工需躺在地上焊接，对于保证焊缝的质量很困难，我们采取小拼后构件翻身，将仰焊位改平焊、横焊、立焊位，这样就避免大部分的仰焊焊位。原仰焊需躺地上焊接构件小拼之后焊接国家体育场(鸟巢)项目部国家体育场（鸟巢）项目经理部中冶集团中冶集团2、特殊钢材焊口，现场模拟焊接。对于Q460E、GS-20Mn5V钢材的焊口，为了使焊工焊接时心中有数，按正式构件的材质、坡口形式制成试板，让参与焊接特殊钢材的焊工模拟焊接，焊后焊接老师进行讲评。模拟焊接焊接讲评国家体育场(鸟巢)项目部国家体育场（鸟巢）项目经理部中冶集团中冶集团3、运用电脑模拟增强组装精度。由于本工程的所有构件均为弯扭的箱型构件，在拼装时，通过电脑三维模拟构件组装、电脑放样以及利用全站仪定位来提高焊前坡口组装质量。全站仪定位电脑三维组装效果检查：通过改变焊位，焊工操作手法稳定；模拟焊接，特殊钢焊接时焊工心中有数，不再惧怕；模拟组装，焊接前的坡口间隙、错边、垫板检查时100％合格。国家体育场(鸟巢)项目部国家体育场（鸟巢）项目经理部中冶集团中冶集团（三）、论证科学性，改进焊接工艺1、将原实芯焊丝盖面的焊接方法改为药芯焊丝或焊条盖面的焊接方法。药芯焊丝盖面和焊条盖面的焊接方法根据焊工自身技能的情况选用，不作限制。2、改用纯度更高的食品级纯CO2气体，纯度达99.99%。气体纯度高可降低夹渣和气孔产生的几率。效果检查：通过改进焊接工艺，经临时UT检测抽查，其焊缝内部质量和外观质量得到提高。国家体育场(鸟巢)项目部国家体育场（鸟巢）项目经理部中冶集团中冶集团1、C13下柱焊接时采取的是局部防风，其焊接区域风速超标，采取整体防风可有效杜绝风速对焊接的影响。构件整体防风（四）、改善施焊环境，搭设整体防风棚效果检查：在焊接区域抽查检测风速10次，其风速均在1.03m/s左右，符合焊接时要求的风速。国家体育场(鸟巢)项目部国家体育场（鸟巢）项目经理部中冶集团中冶集团1、2005年12月2日，我们对C14下柱的焊接质量进行检查，C14下柱焊缝总长度315.61m，不合格长度1.17m，焊缝一次合格长度314.44m，则C14下柱焊缝一次合格率为99.63%。十、效果检查序号名称合计长度（m）备注1夹渣0.05条状夹渣2未熔合0.233气孔0.24包括点状夹渣，一个缺陷按50mm计算4裂纹05咬边0.256外观成型0.40包括未焊满合计1.17C14下柱焊缝不合格长度统计表国家体育场(鸟巢)项目部国家体育场（鸟巢）项目经理部中冶集团中冶集团活动前后焊缝一次合格率对比柱状图活动