[QC成果]提高鋼制儲罐罐體焊接一次成型合格率

1、2016年QC成果資料提高鋼制儲罐罐體焊接一次成型合格率單位名稱： 重慶工業(yè)設(shè)備安裝集團有限公司 小組名稱： 重慶安裝鋼結(jié)構(gòu)QC小組 編 制 人： 曹瓏獻 編制時間： 2016年11月 課題背景1.工程概況東銀天潤團山堡油庫項目建設(shè)地點位于重慶市長壽經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)團山堡港區(qū)，港區(qū)位于重慶市東北方向，距重慶市中心區(qū)直線距離約57公里；油庫總規(guī)模2.5104m，為三級油庫。項目共新建14座地上立式鋼制儲罐，包括5座3000m儲罐、3座2000m儲罐、4座1000m儲罐和2座600m消防水罐。本工程設(shè)計通過長江船運輸油，順利竣工后將極大的方便當?shù)爻善酚偷膬\。圖1 儲油罐制作安裝完成俯視圖 攝影人：

2、曹瓏獻2.技術(shù)概況我公司是重慶安裝行業(yè)龍頭企業(yè)，具有豐富的安裝工程施工經(jīng)驗和雄厚的技術(shù)實力。本工程中儲罐總重約為 1000 噸，單臺罐壁最大高度為22.5m，最大直徑14m , 所用鋼板材質(zhì)為 Q235-B ,罐壁厚度為 612mm。油罐頂板及底板（除邊緣板）均為搭接，罐底邊緣板、罐壁立縫、環(huán)焊縫為對接。采用倒裝法施工，儲罐壁板和底板焊接變形將直接影響工程工期和經(jīng)濟效益。因此項目部把儲罐制作安裝過程中焊接變形控制作為本工程的質(zhì)量控制重點，成立QC小組，就如何保證鋼制儲罐焊接一次成形合格率進行攻關(guān)。3.QC小組概況表 1 QC小組成員情況一欄表 小組名稱 重慶安裝團山項目堡鋼結(jié)構(gòu)QC小組 成立時

3、間 2016.2.20 注冊號 CQAZ-2016-001 小組類型 攻關(guān)型 活動時間 2016.3.12016.9.30 序號姓名年齡組內(nèi)分工職務(wù)職稱文化程度TQC培訓(xùn)1曹瓏獻26組長專業(yè)工程師助理工程師本科65小時2陳衛(wèi)47技術(shù)指導(dǎo)技術(shù)負責人工程師本科65小時3楊珂33組員專業(yè)工程師助理工程師大專60小時4劉樹偉35組員質(zhì)檢工程師助理工程師本科60小時5梁志宏46組員焊接工程師技師大專60小時6陳靜華48組員資料員助理工程師大專60小時制 表：陳靜華 制 表 日 期：2016.2.15一、課題選擇允許偏差項目 規(guī)范要求 (GB50128-2014) 現(xiàn)場要求 壁板內(nèi)表面任意點 半徑允許偏差

4、 13mm 10mm 整圈壁板任意兩點水平度偏差 6mm 6mm 焊縫棱角度允許值 12mm 6mm 局部焊接凹凸變形允許值 15mm 10mm 制 表：曹瓏獻 制 表 日 期：2016.2.17 質(zhì)量要求：在大型立式鋼制儲罐現(xiàn)場制安中，焊接質(zhì)量將是影響到工程項目的質(zhì)量、進度、安全以及業(yè)主單位、施工單位經(jīng)濟效益的核心問題。焊接變形控制是大型立式鋼制儲罐制作安裝過程中的一個核心技術(shù)要點。 表 2 罐體焊接變形控制要求 合同要求：合同要求公司在保障儲罐制作安裝質(zhì)量的前提下于2016年6月底前完成所有14個儲罐的安裝焊接工作，施工工期緊張。 本工程中儲罐制作安裝將是核心步驟。同時本工程儲罐長細比大，

5、壁板圈數(shù)多，壁板所用鋼板多為6-8mm，過于單薄，極易出現(xiàn)焊接變形。施工中一旦出現(xiàn)焊接變形將產(chǎn)生累積誤差，對罐體最終成型造成不可逆的致命影響，所以一旦發(fā)生焊接變形必須立即返工，割開焊縫修復(fù)壁板后重新組拼焊接。這將耽誤單層儲罐焊縫的無損檢測工作，進而導(dǎo)致儲罐無法按計劃完成提升，直接影響后續(xù)安裝工作。因此必須找到一種簡單易行、直觀的質(zhì)量控制方法。 公司要求：公司要求項目部積極響應(yīng)合同質(zhì)量要求，保障合同工期，同時要求項目部做好油庫項目進度統(tǒng)籌安裝，在2016年12月底前完成所有油庫安裝實體工作，為全面調(diào)試做好準備。課題選擇：提 高 鋼 制 儲 罐 罐 體 焊 接 一 次 成 型 合 格 率二、現(xiàn)狀分

6、析 1現(xiàn)狀調(diào)查儲罐制安過程中存在大量焊接工作，該項目第一批同時制安的儲罐為2臺3000m儲罐和1臺2000m儲罐。QC小組對此3臺儲罐已完成的焊縫質(zhì)量進行調(diào)查。圖2 儲罐底部邊緣板焊接 攝影人：梁志宏圖3 儲罐壁板焊接 攝影人：梁志宏此次跟蹤調(diào)查檢查共計48條壁板縱焊縫、24條壁板橫焊縫和42條底板焊縫。每條焊縫均檢查“焊接局部凹凸變形”和“焊縫棱角度”2個項目，共計檢查228個質(zhì)量項。采集到焊縫成形問題33個（問題詳情請見表3），焊縫一次成形合格率為85.53%。表 3 焊縫成形問題統(tǒng)計分析表 序號 質(zhì)量達不到要求的項目 頻數(shù) 頻率（%） 累計頻率（%） 1 壁板縱向焊縫變形 28 84.8

7、5% 84.85% 2 壁板橫向焊縫變形 3 9.09% 93.94% 3 底板焊縫變形 2 6.1% 100% 4 合計 33 100% 100%制 表：劉樹偉 制 表 日 期：2016.3.8 2.餅分圖圖 4 焊接一次成形問題調(diào)查結(jié)果餅分圖制 圖：曹瓏獻 制 圖 日 期：2016.3.9我小組成員根據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)繪制了餅分圖。小組成員分析統(tǒng)計出的質(zhì)量問題，從分析表和排列圖上可以看出“壁板縱向焊縫變形”這一問題不合格率為12.28%。同時由餅分圖可見，如完全解決這一問題，儲罐制作安裝過程中一次焊接成形合格率將由85.53%提高到97.81%，由此可見這是本次活動應(yīng)該解決問題的癥結(jié)。三.活動目標

8、本工程中3000m儲罐共5座，共需焊接55層壁板，共計330條縱焊縫660個外形尺寸檢查項；2000m儲罐共3座，共需焊接30層壁板，共計120條縱焊縫，240個外形尺寸檢查項；1000m儲罐4座，共需焊接28層壁板112條縱焊縫，224個外觀檢查項；600m消防水罐2座，共需焊接14層壁板，56條縱焊縫，112個外觀檢查項。綜上所述，本工程14個鋼制儲罐制作安裝，共計618條縱焊縫，1236個外形尺寸檢查項。以每個3000m儲罐壁板縱焊縫返工數(shù)不超過5次；每個2000m儲罐壁板縱焊縫返工數(shù)不超過4次；每個1000m和600m儲罐壁板縱焊縫返工數(shù)不超過3次計算。允許返工數(shù)55次。故QC小組確定

9、活動目標：使儲罐整體焊接合格率提高到97.27%。 圖 5 小組活動目標 制 圖：曹瓏獻 制 圖 日 期：2016.3.9 四、原因分析小組成員對施工過程中可能影響壁板縱向焊縫一次成形合格率的原因進行調(diào)研分析，并繪制因果分析圖，共找出末端因素10條。 材 料 機 械 人 員 人 壁板縱向焊縫變形 人員缺少針對性培訓(xùn) 測量儀器不準確 板材質(zhì)量不合格 監(jiān)督檢查不嚴 焊接設(shè)備陳舊、老化 焊條烘烤不到位 焊接時氣溫過低 焊接參數(shù)設(shè)置不當，施焊速度不統(tǒng)一 無焊縫防變形措施 焊接時溫度、濕度變化影響 環(huán) 境 方 法 圖 6 壁板縱向焊縫變形問題原因分析圖制 圖：劉樹偉 制 圖 日 期：2016.3.15

10、根據(jù)末端因素，小組成員召開要因確認會，制定了要因確認計劃表，對末端因素注意進行了現(xiàn)場驗證分析確認。表 4 要因確認計劃表 序號 末端因素 確認方法 驗證方法 負責人 落實時間 1 人員缺少針對性培訓(xùn)現(xiàn)場調(diào)查 對現(xiàn)場參與儲罐罐體焊接作業(yè)的焊工進行儲罐罐體焊接工藝要領(lǐng)知識考核。 對進場焊工進行同真實情況下的焊接模擬考試。 楊 珂 2016.3.182 監(jiān)督檢查不嚴 現(xiàn)場調(diào)查 對現(xiàn)場施工質(zhì)檢體系進行調(diào)查。 陳衛(wèi) 2016.3.18 3 測量儀器不準確 現(xiàn)場調(diào)查 檢查現(xiàn)場施工測量儀器是否進行檢定。 陳靜華 2016.3.19 4 焊接設(shè)備陳舊、老化 現(xiàn)場調(diào)查 調(diào)查施工現(xiàn)場使用的焊接設(shè)備出廠年月和設(shè)備狀

11、況。 梁志宏 2016.3.19 5 板材質(zhì)量不合格 現(xiàn)場調(diào)查 現(xiàn)場材料出入庫程序執(zhí)行情況進行檢 查。 對現(xiàn)場現(xiàn)有材料進場質(zhì)量抽查。 陳靜華 2016.3.19 6 焊條烘烤不到位 現(xiàn)場調(diào)查 調(diào)查現(xiàn)場焊條烘烤發(fā)放情況。 劉樹偉 2016.3.20 7 焊接時氣溫過低 現(xiàn)場調(diào)查 調(diào)查焊接作業(yè)時的氣溫溫度。 梁志宏 2016.3.20 8 焊接時濕度變化影響 現(xiàn)場調(diào)查 調(diào)查焊接作業(yè)時的空氣濕度情況。 曹瓏獻 2016.3.21 9 焊接參數(shù)設(shè)置不當，施焊速度不統(tǒng)一 現(xiàn)場調(diào)查 現(xiàn)場調(diào)查統(tǒng)計焊工作業(yè)焊接速度和焊接參數(shù)設(shè)置。 劉樹偉 2016.3.21 10 無焊縫防變形措施 調(diào)查分析 現(xiàn)場調(diào)查焊接作業(yè)

12、中是否已采用合理的焊縫防變形措施。 曹瓏獻 2016.3.21 制 表：曹瓏獻 制 表 日 期：2016.3.17 五、要因確認針對因果圖的末端因素，QC小組從各個方面積極開展活動，認真分析成因，并將要因確認情況進行整理，列表如下：要因確認一： 末端因素 人員缺少針對性培訓(xùn) 確認方法現(xiàn)場調(diào)查 確認時間 2016.3.18 確認人楊 珂 驗證方法 對現(xiàn)場參與儲罐罐體焊接作業(yè)的焊工進行儲罐罐體焊接工藝要領(lǐng)知識考核。 進場焊工進行同真實情況下的焊接模擬考試。 驗證結(jié)果： 經(jīng)對現(xiàn)場作業(yè)人員的考核，發(fā)現(xiàn)部分新進場焊工對儲罐焊接工藝要領(lǐng)了解不清楚，對技術(shù)交底中針對儲罐制作安裝過程中的焊接施工特點理解不透徹

13、。進行現(xiàn)場焊接模擬考試后，發(fā)現(xiàn)部分焊工焊在儲罐安裝過程中的焊接手法存在問題，試件成形效果不理想，有待進一步進行針對性培訓(xùn)。因此確認此條為要因。 制表人：楊 珂 日期：2016.3.19 結(jié)論 要 因 要因確認二： 末端因素 監(jiān)督檢查不嚴 確認方法 現(xiàn)場調(diào)查 確認時間 2016.3.18 確認人陳 衛(wèi) 驗證方法 對現(xiàn)場施工質(zhì)檢體系進行調(diào)查。 驗證結(jié)果：經(jīng)過調(diào)查，項目部已根據(jù)公司質(zhì)量管理制度，設(shè)立了項目專業(yè)質(zhì)檢人員，同時每段焊縫均落實到具體作業(yè)人員，并有專人對焊接質(zhì)量進行檢查。確認此條為非要因。 制表人：陳 衛(wèi) 日期：2016.3.19 結(jié)論 非要因 要因確認三： 末端因素 測量儀器不準確 確認方

14、法 現(xiàn)場調(diào)查 確認時間 2016.3.19 確認人 陳靜華 驗證方法 檢查現(xiàn)場施工測量儀器是否進行檢定。 驗證結(jié)果：經(jīng)過調(diào)查，項目所使用的測量器具均已進行檢定，且檢定證書均在有效使用期內(nèi)。確認此條為非要因。 制表人：陳靜華 日期：2016.3.19 結(jié)論 非要因 要因確認四：末端因素 焊接設(shè)備陳舊、老化 確認方法 現(xiàn)場調(diào)查 確認時間 2016.3.19 確認人 梁志宏 驗證方法 調(diào)查施工現(xiàn)場使用的焊接設(shè)備出廠年月和設(shè)備狀況。 驗證結(jié)果：經(jīng)過調(diào)查，項目所使用的焊接設(shè)備均為專為項目新購。確認此條為非要因。 制表人：梁志宏 日期：2016.3.19 結(jié)論 非要因 要因確認五：末端因素 板材質(zhì)量不合格

15、 確認方法現(xiàn)場調(diào)查 確認時間 2016.3.19 確認人陳靜華 驗證方法 對現(xiàn)場材料出入庫程序執(zhí)行情況進行檢查。 對現(xiàn)場現(xiàn)有材料進場質(zhì)量抽查。 驗證結(jié)果： 經(jīng)過調(diào)查，項目部有完善的材料進場出入庫制度，所有入場材料均進行了質(zhì)量檢驗，并通過監(jiān)理審核。項目所使用的材料均經(jīng)檢驗合格。確認此條為非要因。 制表人：陳靜華 日期：2016.3.19 結(jié)論 非要因 要因確認六： 末端因素 焊條烘烤不到位 確認方法 現(xiàn)場調(diào)查 確認時間 2016.3.20 確認人 劉樹偉 驗證方法 調(diào)查現(xiàn)場焊條烘烤發(fā)放情況。 驗證結(jié)果： 經(jīng)過調(diào)查，項目部配備了專用的焊條烘箱，由專人進行焊條烘烤和發(fā)放，并且所有焊工配發(fā)焊條保溫桶。

16、確認此條為非要因。 制表人：劉樹偉 日期：2016.3.20 結(jié)論 非要因 要因確認七： 末端因素 焊接時氣溫過低 確認方法現(xiàn)場調(diào)查 確認時間 2016.3.20 確認人梁志宏 驗證方法調(diào)查焊接作業(yè)時的氣溫溫度。 驗證結(jié)果： 經(jīng)過調(diào)查，項目部焊接作業(yè)時間均在7:00至18:00之間，此時間段內(nèi)重慶長壽本地的氣溫均在攝氏5度以上，不存在對焊接質(zhì)量的影響。確認此條為非要因。 制表人：梁志宏 日期：2016.3.20 結(jié)論 非要因 要因確認八：末端因素 焊接時濕度變化影響 確認方法 現(xiàn)場調(diào)查 確認時間 2016.3.21 確認人 曹瓏獻 驗證方法 調(diào)查焊接作業(yè)時的空氣濕度情況。 驗證結(jié)果： 經(jīng)過調(diào)查

17、，項目部配備晴雨記錄表。所有雨天均嚴格禁止焊接作業(yè)。同時配備濕度儀，確?，F(xiàn)場焊接作業(yè)時的空氣濕度在施工規(guī)范允許的施焊條件內(nèi)。確認此條為非要因。 制表人：曹瓏獻 日期：2016.3.21 結(jié)論 非要因 要因確認九： 末端因素 焊接參數(shù)設(shè)置不當，施焊速度不統(tǒng)一 確認方法 現(xiàn)場調(diào)查 確認時間 2016.3.21 確認人 劉樹偉 驗證方法 現(xiàn)場調(diào)查統(tǒng)計焊工作業(yè)焊接速度和焊接參數(shù)設(shè)置。 驗證結(jié)果： 經(jīng)過調(diào)查，發(fā)現(xiàn)開始施工前，項目部已針對施工過程中可能用到的焊接方法進行了焊接工藝評定，并制作了焊接工藝卡，焊接參數(shù)有了統(tǒng)一的設(shè)定要求。確認此條為非要因。 制表人：劉樹偉 日期：2016.3.21 結(jié)論 非要因

18、 要因確認十： 末端因素 無焊縫防變形措施 確認方法現(xiàn)場調(diào)查 確認時間 2016.3.21 確認人曹瓏獻 驗證方法 現(xiàn)場調(diào)查焊接作業(yè)中所是否采用合理的焊縫防變形措施。 驗證結(jié)果： 經(jīng)過調(diào)查，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場焊接作業(yè)中未采用有效的焊縫防變形措施。確認此條為要因。 制表人：曹瓏獻 日期：2016.3.21 結(jié)論 要 因 六、制定對策經(jīng)要因確認后,對兩個要因制定了對策措施。 表 5 要因?qū)Σ弑?序號 要因 對策 目標 措施 地點 時間 負責人 1 人員缺少針對性培訓(xùn) 操作人員培訓(xùn)考核 上崗合格率達100% 制定儲罐焊接工藝，培訓(xùn)相關(guān)人員，按工藝施工、驗收。 施工現(xiàn)場 20163.25-2016.3.31陳

19、衛(wèi) 2 無焊縫防變形措施 在焊縫附近加設(shè)頂板和限位板，限制焊縫變形。 保護焊縫順利成形，消除焊縫明顯變形的情況 根據(jù)焊縫變形情況，分析變形應(yīng)力方向，現(xiàn)場制作頂板固定焊口，保護焊縫順利成形。 施工現(xiàn)場 20163.25日前試驗完成 曹瓏獻 制 表：曹瓏獻 制 表 日 期：2016.3.23七、實施對策實施一、針對要因“人員缺少針對性培訓(xùn)” 施工前，QC小組對儲罐焊接工藝要領(lǐng)重新進行了研究討論。確定了儲罐制安過程中的焊接注意要點。由小組成員編制了各個步驟工序的詳細操作要領(lǐng)和檢查細則。同時將項目部已經(jīng)制定的焊接工藝卡發(fā)放給所有入場作業(yè)焊工，并進行針對性培訓(xùn)，講解鋼制儲罐制安過程中的具體焊接要點和要使

20、用的焊接手法及相關(guān)焊接參數(shù)設(shè)置。在培訓(xùn)后進行針對性的焊接理論知識和實作考試?？荚嚥缓细駝t重新培訓(xùn)或清退出場，保證所有入場作業(yè)焊工均接受針對性的培訓(xùn)并考核合格。圖7 焊接工藝卡 制圖：曹瓏獻 制 圖 日 期：2016.3.25圖8 入場焊工實作考試 攝影人：劉樹偉 表 6 培訓(xùn)考核表 序號 培訓(xùn)內(nèi)容 培訓(xùn)人員 培訓(xùn)課時 考試成績 備注 1 1、立式圓筒形鋼制儲罐外形尺寸規(guī)范驗收規(guī)范。 2、儲罐鋼板焊接作步驟和檢查方法。 3、焊口保護加固方法。 4、焊接參數(shù)設(shè)定注意事項。 5、安全操作規(guī)程。 梅錦國 10小時 96 合格 2 王 良 10小時 92 合格 3 程 洪 10小時 95 合格 4 鄧

21、剛 14小時 93 合格 5 劉麗宣 10小時 95 合格 6 何 力 10小時 92 合格 7 鄧清躍 14小時 95 合格 8 秦寅洪 24小時 92 合格 9 周 泉 14小時 91 合格 10 周 維 18小時 92 合格 制 表：劉樹偉 制 表 日 期：2016.4.2 實施驗證：對所有入場作業(yè)焊接操作人員進行針對型培訓(xùn)，保證了所有入場作業(yè)焊接操作人員均對鋼制儲罐焊接的操作要點及注意事項有由了足夠的了解。因為保證所有入場作業(yè)焊接操作人員均考核合格，避免了因為焊接手法的問題造成焊接變形。實施二、針對要因“無焊縫防變形措施” 使用與壁板同厚度的鋼板，在罐壁焊縫開始焊接前制作寬度約150m

22、m，長度2000mm的定位板4塊。定位板長邊一側(cè)為直線，另一側(cè)制作成與待焊接儲罐壁同樣弧度的圓弧型。如圖9所示，壁板焊接前，在壁板縱向焊縫的上、中、下3點各自水平布置1塊（總計3塊）焊接定位板。同時在待焊接壁板焊口旁100mm位置處垂直布置1塊焊接定位板。所有焊接定位板均在與待焊接壁板的接觸面上間斷焊（每間隔300mm焊接50mm長）固定。焊接定位板可在壁板焊接成形焊縫冷卻后，使用砂輪機磨掉間斷焊取下重復(fù)利用，成本低、操作簡單，成為一種簡單易行、直觀的質(zhì)量控制方法。圖 9 定位板布置示意圖制 圖：曹瓏獻 制 圖 日 期：2016.3.24圖 10 焊縫垂直布置定位板 攝影人：楊珂圖 11 焊縫

23、水平布置定位板 攝影人：楊珂實施驗證：所有的焊接作業(yè)均如上述設(shè)置好定位板，同時配合項目部進行的針對性焊接培訓(xùn)考核，在之后的焊接作業(yè)中，壁板縱向焊縫和橫向焊縫未再出現(xiàn)明顯焊接變形現(xiàn)象。八、效果檢查經(jīng)過 QC 小組近四個月的現(xiàn)場活動，儲罐罐體制作安裝基本結(jié)束時，小組人員又檢查了共計562條壁板縱焊縫。每條縱焊縫2個外形質(zhì)量檢查項，共計檢查1124個檢查項。結(jié)果見下表： 表 7 儲罐制安壁板縱焊縫幾何尺寸一次成形檢查結(jié)果匯總表 序號 質(zhì)量達不到要求的項目 不合格項 不合格率 整體不合格率 整體合格率 1 壁板縱向焊縫變形 21 3.74% 3.74% 96.26% 2 焊縫余高尺寸超標 0 0 統(tǒng)

24、計：楊 珂 曹瓏獻 制 表：楊 珂 制 表 日 期：201677以上數(shù)據(jù)表明，通過QC小組活動，儲罐制作安裝壁板縱向焊縫焊接一次成形合格率已提高到96.26%，由此將儲罐制作安裝過程中的焊接一次成型合格率由活動前的85.53%提高到活動后的97.35%，超過小組活動目標97.27%，活動目標達成。 圖 12 小組活動效果圖 制 圖：曹瓏獻 制 圖 日 期：2016712表 8 經(jīng)濟效益一覽表序號質(zhì)量達不到要求的項目無QC介入可能產(chǎn)生不合項數(shù)QC介入后實際產(chǎn)生不合項數(shù)單項返工處理方式單項返工處理人工花費單項返工處理延誤工期1壁板縱向焊縫變形360.521焊工0.25工日，鉚工0.25工日，普工0.25工日186.5元0.25工日制 表：曹瓏獻 制 表 日 期：2016715如表8所示，本次通過本次QC小組活動，累計為項目避免因焊縫變形