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提高双金属复合海管焊接一次合格率和海管铺设效率建造公司“深水亮剑”QC小组质量管理优秀QC小组成果报告概要1选题理由2活动目标4原因分析5制定对策6对策实施7效果检查8巩固措施9总结及下步打算10现状调查3内容摘要海洋石油工程股份有限公司（股票简称：海油工程，股票代码：600583）是中国海洋石油总公司控股的上市公司，是高新技术企业、国家甲级工程设计单位、国家一级施工企业和中国钢结构特级资质企业，中国目前最大、实力最强、集海洋石油、天然气开发工程设计、陆地制造和海上安装、调试、维修以及液化天然气、炼化工程于一体的大型工程EPCI总承包公司。概要YC13-4概要崖城13-4项目由于输送油气含高温高压酸性CO2、H2S腐蚀介质严重威胁管线服役安全，海油工程公司第一次实现了双金属复合海管国产化应用，自主开发复合管焊接技术，突破国外技术垄断，保证国家石油安全。复合海管铺设入水海管铺设作业线焊接现场蓝疆号铺管船概要小组名称建造公司“深水亮剑”QC小组成立时间2010年1月15日课题类型攻关型注册时间2011年3月10日注册编号HYQC-2011-HYGC044课题名称提高双金属复合海管焊接一次合格率和海管铺设效率活动时间2011年1月～12月活动次数12次出勤98%概要小组概况概要序号姓名年龄文化程度职务、职称TQC(时)组内分工140本科高级工程师96组长253本科高级工程师120副组长330本科工程师72副组长440本科高级技师96技术指导527硕士工程师72组织实施627硕士助理工程师56统计分析731硕士工程师72组织实施831硕士助理工程师72统计分析926本科助理工程师56现场实施1036专科高级技师72现场实施小组成员中海油崖城13-4项目拟采用双金属复合管在国内海底管线工程首次应用，复合管由于其耐腐蚀和成本低的优势具有广泛的应用前景，如工艺管线，水下管汇等，为深水复合管材料应用提供工程业绩。实现双金属复合海管首次国产化应用，复合管材质为X65+316L机械复合管，8寸，厚度为14.3+3mm，焊接质量要求高（设计要求100%射线探伤，根部不允许缺陷存在）。复合海管铺设为我公司首次，海上铺设难度大。需要突破国外公司技术封锁和垄断，自主开发优质高效的复合海管铺设焊接技术，提高焊接一次合格率和海管铺设效率，节省海上铺管船队工期，达到降本增效。实现双金属复合海管焊接技术攻关。选题“提高双金属复合海管焊接一次合格率和海管铺设效率”。市场需求业主要求企业现状选择课题选择课题选题理由1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月选择课题制定计划现状调查确定目标原因分析确定要因制定对策D对策实施C效果检查巩固措施今后打算时间A阶段内容P计划时间实际时间制表：日期：2011.1.10选择课题活动计划双金属复合海管海上铺设焊接技术一直由SAIPEM、SERIMAX等国外公司垄断，且投标报价高昂，为维持垄断复合海管专用设备只租不卖。若完全租用国外垄断技术，将大幅增加成本与风险，因此自主开发复合海管焊接技术将决定能否实现复合海管首次国产化应用。国内双金属复合管海上铺设尚属首次，由于海洋工程环境的高风险、抢工效的特点，要求双金属复合海管铺设焊接，保证一次焊接合格率优质焊接的基础上，提高海管焊接效率来实现降本增效，为自主开发复合管焊接技术提出了更高的要求。现状调查国外公司复合管焊接海油工程自主开发复合管焊接工艺序号问题描述分析归类1CRA内衬层与碳钢层的剥离管端坡口堆焊2CRA层被碳钢污染专用坡口加工处理设备3封底焊根部焊缝背部氧化采用背部充氩气内对口器设备4焊缝接头力学性能和抗腐蚀性能焊材选型、焊接参数控制5焊接工艺不良、效率低焊接工艺优化6焊缝缺陷气孔及未熔合焊接质量过程控制7无法AUT检验与焊接缺陷误判射线探伤、管端坡口堆焊焊接技术开发中存在的困难与问题分析、归类如下：现状调查设定目标目标1：活动前，根据公司质量目标，产品焊接一次合格率为≥94%的基础上；针对首次复合管海上铺设，要求开发优质高效焊接工艺，减少焊接返修，确保双金属复合管焊接一次合格率达到96%以上的目标。94%96%90%92%94%96%98%100%活动前目标双金属复合海管焊接一次合格率目标（%）设定目标目标2：根据公司船舶资源工期计划，以及海上施工的高风险、抢工效的特点，要求提高焊接效率，来节省船队工期（仅蓝疆船队日费率约￥200万元）。结合国外公司投标效率，设定为：确保海上铺设效率30根双节点(60根12米管）。303001020304050活动目标平均铺管速度单日铺管速度复合海管海上铺设每天数量（根）设定目标可行性分析1、组织保证：成立双金属复合管焊接技术攻关QC小组，各级领导高度重视，组织开展复合海管焊接技术自主研发与工程应用。2、技术保证：公司焊接实验室牵头对复合管焊接技术开发，投入了大量硕士及本科的技术人才队伍，既有经验丰富的高级焊接工程师，又有勇于创新敢于实践的年轻工程师，还有焊接娴熟的高级技师。3、资金保证：中海油总公司通过工程项目和科研项目形式，提供了管理、技术、资金上的支持；4、外部合作：国内外设备生产厂家、高校研究所等兄弟单位的合作与支持。实现焊接质量分析原因要因确认序号因素验证方法依据验证人1人员操作技能水平现场调查人2专用设备稳定性设备检查机3复合管内衬层被破坏试验验证料4焊接材料选择与使用试验验证料5焊接工艺优化试验验证法6焊接现场质量控制现场调查法7海洋环境潮湿现场调查环确定主要原因6月12日人员要素操作工人都按要求进行培训，在公司技能签定考试中达到了独立上岗条件并取得相应资质证书。通过导师带徒、岗位培训，操作技能水平已逐步熟练，继续加强个人责任心教育。不是要因2010年度工作概述要因1人员操作技能水平确定主要原因考试合格焊工资质确定主要原因8月1日机器要素专用气动便携式坡口机，设计专用合金钢刀具，实现快速加工镍基合金材料，使坡口精度高；应用背部充氩保护的内对口器设备，快速在焊接区域充氩保护，避免内衬焊接时不被氧化，直接关系到封底焊缝质量。2010年度工作概述要因2专用设备稳定性专用复合管坡口机背部充氩保护的内对口器确定主要原因4月10日材料要素内外管的材料热膨胀系数差别较大，根部焊接致使两管剥离。需要对管端进行50mm堆焊，然后在进行坡口的机加工。采用专用不锈钢刷及丙酮对坡口进行清理。坡口清洁直接关系到焊缝质量。2010年度工作概述要因3复合管内衬层被破坏未堆焊而发生的内外管剥离衬层与基层的剥离确定主要原因5月20日材料要素经过焊接材料筛选309L、INCONEL625进行焊接试验对比，焊接接头（拉伸、弯曲、冲击）的力学性能、高温高压H2S、CO2酸性腐蚀性能测试，最终确定综合性能俱佳的INCONEL625焊材。焊材决定焊缝质量2010年度工作概述要因4焊接材料选择与使用焊接接头各项性能试验确定主要原因5月20日方法要素采用三种不同的焊接工艺方法进行焊接试验，并对焊接接头进行性能对比，最终选择焊接质量优、效率高、易操作的焊接方法，提高焊接施工效率，节省复合管海上铺设成本。焊接工艺决定焊缝质量性能。2010年度工作概述要因5焊接工艺优化不同焊接工艺方法试验确定主要原因8月1日方法要素加强焊接工艺执行控制，焊接材料保管与使用，焊接设备及辅助机具的正确操作，通过现场质量过程控制，避免焊工错误操作。有效的焊接过程控制直接影响焊缝质量。2010年度工作概述要因6焊接现场质量控制执行有效认证焊接工艺确定主要原因2010年度工作概述要因7海洋环境潮湿8月1日环境要素尽管中国南海环境潮湿，长期湿度较高，焊工按照焊接工艺严格执行，利用丙烷火焰预热工件，可去除坡口湿气，充分做好焊前准备，可避免湿度影响。不是要因相对湿度统计表日期相对湿度％预热温度℃焊缝质量8.18438合格8.28440合格8.38139合格8.49140合格8.59341合格8.69537合格8.79641合格8.89640合格8.99640合格8.109639合格制定对策3、定制铺设方案1、解析规格书2、焊接工艺试验研读项目焊接及检验规格书吃透焊接及检验标准科研立项进行焊接工艺开发各项性能试验对比验证对国内首条双金属复合管铺设，定制复合海管铺设方案对策实施表内衬层易剥离内衬层易被污染根部焊缝成型不好焊接工艺不良焊接效率提高管端堆焊处理坡口处理利用内对中器焊接工艺优化窄间隙坡口设计焊接气孔缺陷焊接过程控制制定对策针对以上要因制定6项对策措施实施策略实施对策管端堆焊使复合管端部形成冶金结合，解决了焊接时内外层剥离、便于NDT检测避免根部缺陷误判、可实现焊接返修等技术难题。堆焊区域机加工后能够提供内对口器基准内径，提高坡口组对效率和质量。1管端堆焊处理技术衬层与基层的剥离实施策略实施对策专用气动便携式坡口机，设计专用合金刀具，避免内衬层污染，实现快速加工内衬镍基合金材料，解决复合管坡口加工难题。采用专用不锈钢刷对坡口进行清理，焊前使用丙酮对坡口擦洗，坡口清理可保证焊缝质量。2专用坡口机及清洁处理技术实施策略实施对策复合管内衬层须在充氩气保护环境中焊接，以避免氧化、降低防腐性能。我公司自行设计并改造的内对口器很好地实现了充氩功能，改造前充氩需要7分钟氧含量小于500PPM可基本满足施工，改造后时间缩短到2.5分钟氧含量即达到100PPM以下，快速形成氩气保护环境，确保封底焊道的焊接质量和效率。3设计并改造专用对口器实现充氩功能的气坝无衬垫，避免污染内衬缩短涨脚距离，使其落在堆焊区充氩保护效果好实施策略实施对策开发出具备振动送丝、回抽功能的热丝氩弧工艺，在崖城项目1864根海管的焊接中，取得返修率仅为1.65%的优异成绩，并且新工艺送丝速度快（2.8m/min），效率为传统工艺的2.3倍，创造日铺设41根双节点（82根管）的记录（长度约1公里）。4新型复合管海上铺设焊接工艺实施策略实施对策5焊接过程质量控制引进焊接参数记录仪。应用全过程信息监控技术，实现焊接参数的动态监控功能，便于焊接工程师与QC人员质量控制。出现焊接缺陷时，可用仪器导出焊接参数记录以便分析缺陷原因。实施策略实施对策通过试验研究开发出8°J型窄间隙焊接坡口工艺（已申请发明专利），新型坡口组对方便，相对于传统的30°坡口焊材填充量减少45%，节省焊材成本约100万元。窄间隙坡口设计和高效焊接工艺，提高焊接效率，节省蓝疆号船队9个船天，节约海上施工成本约2230万元。6窄间隙焊接坡口设计30℃WTTWT=17.3mmT=2mm8°检验效果10崖城13-4复合海管焊接缺陷统计0根未熔气孔根内凹根塌陷浅未熔46.7%70.0%缺陷数量N=1593.3%百分比（％）2141284680.0%-10％-90％-80％-30％-20％－0％-50％-70％-60％-40％-100％焊接一次合格率统计及活动目标分析（崖城13-4海管项目）检验效果时间RT一次合格率统计长度mm返修长mm合格率2011年8月1-7日1198242156.7598.20%2011年8月8-15日1182011946.598.35%2011年8月16-23日1179321711.6598.55%2011年8月24-31日1168291589.8398.64%2011年9月5-8日608341069.498.24%平均一次合格率5336208474.1398.41%98.4194%96活动前目标活动后双金属复合管焊接一次合格率铺管效率主要受焊接速度、检验速度、船舶速度及海况天气的影响，其单日铺设速度如下图所示。从8月1日至9月8日，海上最大风为阵风8级，海浪最高1.5米，天气情况对海管铺设影响不大。具体铺设分为几个阶段：单日铺管数统计检验效果铺设效率分析效果检查30303441051015202530354045活动前活动后平均铺管速度单日铺管速度复合管海上铺设效率目标分析（崖城13-4海管项目）热丝TIG工艺，质量好综合速度超过外国公司组对精度要求低，适应性广，错边可允许到1.8mm保护气体为纯氩气成本低，易控制海油工程海工自主知识产权，打破国