中國(guó)第一冶金建設(shè)有限責(zé)任公司國(guó)家體育場(chǎng)(鳥巢)項(xiàng)目部QC小組-提高鋼結(jié)構(gòu)現(xiàn)場(chǎng)焊縫的一次合格率

提高鋼結(jié)構(gòu)現(xiàn)場(chǎng)焊縫的一次合格率中國(guó)一冶國(guó)家體育場(chǎng)（鳥巢）項(xiàng)目部QC小組發(fā)布人：曹仁一、工程概況國(guó)家體育場(chǎng)工程為2008年北京奧運(yùn)會(huì)主會(huì)場(chǎng)。其設(shè)計(jì)新穎，空間鋼結(jié)構(gòu)由24榀門式桁架圍繞著體育場(chǎng)內(nèi)部碗狀看臺(tái)區(qū)旋轉(zhuǎn)而成，結(jié)構(gòu)組件相互支撐、形成網(wǎng)格狀構(gòu)架，組成體育場(chǎng)整體的“鳥巢”造型。場(chǎng)內(nèi)可容納10萬(wàn)人同時(shí)觀看比賽。我單位承接鋼結(jié)構(gòu)工程的現(xiàn)場(chǎng)拼裝及其焊接任務(wù)（計(jì)從P9～P18線的工作任務(wù)）。

國(guó)家體育場(chǎng)鋼結(jié)構(gòu)焊接特點(diǎn)1、焊接量大及板厚大，其一件組合柱（含上、下柱）在現(xiàn)場(chǎng)拼裝的焊縫數(shù)量達(dá)540余米；組合柱的內(nèi)柱的板厚全部超過(guò)60mm，外柱最薄的為36mm。

2、特殊鋼(Q460E、GS-20Mn5V鑄鋼）的焊接，其中Q460E鋼的焊接，根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)的搜索，Q460E鋼日本曾焊接過(guò)板厚最厚80mm，而我們焊接的Q460E板厚達(dá)110mm，這在世界上是首次大板厚、大規(guī)模使用。其余鋼材材質(zhì)為Q345GJD。3、焊接質(zhì)量要求高，所有現(xiàn)場(chǎng)拼裝焊縫為一級(jí)焊縫（100％UT檢測(cè)），焊縫余高0～1mm，焊縫寬度偏差不超過(guò)3mm，焊縫外觀成型美觀等。施工現(xiàn)場(chǎng)的焊接方法選用結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)情況、生產(chǎn)率以及焊接變形小的特點(diǎn)，本工程的焊接方法選用CO2氣體保護(hù)焊（平、橫、立焊位）和手工電弧焊（仰焊位）。該工程為中國(guó)一冶重點(diǎn)工程，質(zhì)量目標(biāo)：確?！伴L(zhǎng)城杯”，爭(zhēng)創(chuàng)“魯班獎(jiǎng)”，故焊接分項(xiàng)工程合格率必須在95％以上。小組名稱一冶工安國(guó)家體育場(chǎng)項(xiàng)目部QC小組活動(dòng)課題提高鋼結(jié)構(gòu)現(xiàn)場(chǎng)焊縫的一次合格率小組類型攻關(guān)型注冊(cè)登記號(hào)一冶工安字200502號(hào)小組榮譽(yù)1、中國(guó)一冶優(yōu)秀QC成果一等獎(jiǎng)2、中國(guó)冶金建設(shè)協(xié)會(huì)優(yōu)秀QC成果一等獎(jiǎng)活動(dòng)時(shí)間2005年11月1日活動(dòng)次數(shù)10二、小組概況小組成員

姓名性別年齡學(xué)歷職稱職務(wù)組內(nèi)分工承擔(dān)工作魏雅珍女35大學(xué)工程師辦公室主任推進(jìn)者指導(dǎo)QC活動(dòng)曹仁男31大專工程師技術(shù)負(fù)責(zé)人組長(zhǎng)總負(fù)責(zé)技術(shù)負(fù)責(zé)張志海男26大專工程師檢測(cè)負(fù)責(zé)人副組長(zhǎng)質(zhì)量監(jiān)測(cè)程國(guó)輝男41高中焊接技師工長(zhǎng)組員對(duì)策實(shí)施劉進(jìn)男25大學(xué)助理工程師經(jīng)營(yíng)部長(zhǎng)組員課題調(diào)查會(huì)議記錄梁鈺男23大專助理工程師施工員組員聯(lián)絡(luò)協(xié)調(diào)朱建偉男47大專工程師質(zhì)檢員組員檢查效果

三、選題理由公司管理方針誠(chéng)信守法，滿足顧客需求；持續(xù)改進(jìn)，打造精品工程，預(yù)防污染，保障安全健康

項(xiàng)目質(zhì)量目標(biāo)焊縫一次合格率95%存在的差距現(xiàn)狀：焊縫一次合格率89.32%差距：95％-89.32％＝5.68％選擇活動(dòng)課題提高鋼結(jié)構(gòu)現(xiàn)場(chǎng)焊縫的一次合格率四、現(xiàn)狀調(diào)查序號(hào)名稱缺陷長(zhǎng)度（m）備注C13下柱焊縫長(zhǎng)252.27m1夾渣14.25條狀?yuàn)A渣2未熔合3.103氣孔2.50包括點(diǎn)狀?yuàn)A渣，一個(gè)缺陷按50mm計(jì)算4裂紋0.925咬邊1.546外觀成型4.63包括未焊滿合計(jì)26.94制表人：曹仁時(shí)間：2005.11.3通過(guò)C13下柱的焊接，經(jīng)UT檢測(cè)，收集數(shù)據(jù)如下：

焊縫缺陷統(tǒng)計(jì)表

從上表可知，C13下柱焊縫長(zhǎng)度為252.27m，存在缺陷長(zhǎng)度26.94m，合格率為89.32%，根據(jù)各種缺陷發(fā)生的頻次繪制排列圖如下：焊縫缺陷頻數(shù)統(tǒng)計(jì)表序號(hào)項(xiàng)目頻次頻率累計(jì)頻率（%）1夾渣4652.952.92觀感不好1517.270.13未熔合1011.581.64氣孔89.290.85咬邊55.796.56裂紋22.398.87其它11.2100合計(jì)87100100制表人：曹仁時(shí)間：2005.11.3結(jié)論：從上圖看，焊縫內(nèi)部夾渣是影響焊縫一次合格率的重要因素。4617.434.852.269.6870100806040200%52.970.181.690.896.598.8100夾渣觀感不好未熔合氣孔咬邊裂紋其它85101521焊縫缺陷排列圖制圖人：曹仁時(shí)間：2005.11.3

將鋼結(jié)構(gòu)現(xiàn)場(chǎng)焊縫的一次合格率制訂為95%。

89.32%95%五、制訂目標(biāo)

目標(biāo)可行性分析1、現(xiàn)狀調(diào)查表明，焊縫不合格率100％－89.32％＝10.68％，其中焊縫內(nèi)部夾渣占52.9％，是影響焊縫一次合格率的主要原因。本小組分析認(rèn)為只要治理夾渣90%，即可將焊縫的一次不合格率降到10.68％*52.9%*90%=5%；2、同等條件下，現(xiàn)場(chǎng)另一拼裝施工單位的焊縫一次合格率92.57%；

結(jié)論：焊縫一次合格率目標(biāo)制訂為95%是可行的。

根據(jù)排列圖可以看出夾渣是影響焊縫一次合格率的主要原因，QC小組成員經(jīng)過(guò)討論，找出每一個(gè)工藝環(huán)節(jié)存在的問(wèn)題，并深入分析其影響因素，綜合各種原因繪制因果圖如下：六、原因分析因果圖焊接工藝不完善焊縫夾渣法環(huán)當(dāng)?shù)厍锒竟?jié)風(fēng)大焊接方法不當(dāng)機(jī)小型工具不到位焊工對(duì)新工藝不熟人培訓(xùn)不到位工序組織不協(xié)調(diào)溝通不好料焊條烘干溫度不夠焊絲上有油污等制圖人：曹仁時(shí)間：2005.11.3未明確焊接方法七、要因確認(rèn)序號(hào)末端因素確認(rèn)內(nèi)容確認(rèn)方法確認(rèn)人驗(yàn)證人結(jié)論1對(duì)焊工培訓(xùn)不到位所有參戰(zhàn)焊工是否經(jīng)過(guò)強(qiáng)化培訓(xùn)現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)曹仁程國(guó)輝是要因2溝通不好項(xiàng)目部溝通方式是否使工序協(xié)調(diào)、指令暢通現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)朱建偉曹仁非要因3焊條烘干溫度不夠焊條烘干溫度是否符合要求現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)劉進(jìn)朱建偉非要因4焊絲上有油污等焊絲表面是否有油污、雜質(zhì)等現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)程國(guó)輝劉進(jìn)非要因要因確認(rèn)計(jì)劃表續(xù)表序號(hào)末端因素確認(rèn)內(nèi)容確認(rèn)方法確認(rèn)人驗(yàn)證人結(jié)論5焊接工藝不完善焊接工藝是否能滿足施工要求現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)朱建偉曹仁是要因6小型工具不到位每個(gè)焊工是否配備了小型工具現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)朱建偉程國(guó)輝非要因7焊接方法不當(dāng)焊接方法是否合理、科學(xué)現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)程國(guó)輝曹仁是要因8秋冬季節(jié)風(fēng)大焊接區(qū)域風(fēng)速是否超標(biāo)現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)梁鈺劉進(jìn)是要因制表人：曹仁時(shí)間：2005.11.3確認(rèn)一：焊工培訓(xùn)不到位

確認(rèn)方法：參戰(zhàn)焊工83人，C13下柱焊接時(shí)僅強(qiáng)化培訓(xùn)了67人，未強(qiáng)化培訓(xùn)的焊工沒(méi)掌握本工程焊接性，焊接素質(zhì)較差，造成焊接隨意性。

結(jié)論：是要因

確認(rèn)二：溝通不好

確認(rèn)方法：項(xiàng)目部建立了月例會(huì)、周例會(huì)制度，并有焊接記錄，每一個(gè)焊口均有向施焊人員傳達(dá)焊接工藝卡等有關(guān)技術(shù)資料。

結(jié)論：非要因

確認(rèn)三：焊條烘干溫度不夠

確認(rèn)方法：焊條烘干采用專用遠(yuǎn)紅外烘干箱，所有焊條均有烘干記錄、烘干溫度符合要求。

結(jié)論：非要因確認(rèn)四：焊絲上有油污等確認(rèn)方法：焊絲為新購(gòu)置的，且每盤焊絲開封后兩天內(nèi)用完，未與油污、雜質(zhì)等接觸。結(jié)論：非要因確認(rèn)五：焊接工藝不完善確認(rèn)方法：經(jīng)“鳥巢工程”焊接專家組論證，CO2氣體濃度需提高并優(yōu)化焊接材料。結(jié)論：是要因確認(rèn)六：小型工具不到位確認(rèn)方法：按照工程進(jìn)度在當(dāng)?shù)刭?gòu)買小型工具，能夠滿足工程所需。結(jié)論：非要因確認(rèn)七：焊接方法不當(dāng)確認(rèn)方法：仰焊焊縫較多，質(zhì)量難以保證；特殊鋼焊接經(jīng)驗(yàn)國(guó)內(nèi)無(wú)從借鑒。結(jié)論：要因確認(rèn)八：秋冬季節(jié)風(fēng)大確認(rèn)方法：C13柱采取局部防風(fēng)，焊接區(qū)域測(cè)風(fēng)速，發(fā)現(xiàn)仍有超標(biāo)現(xiàn)象。結(jié)論：要因通過(guò)逐條確認(rèn)，找出影響焊夾渣的主要原因是：1.焊工培訓(xùn)不到位

2.焊接工藝不完善3.焊接方法不當(dāng)4.秋冬季節(jié)風(fēng)大

針對(duì)要因找出的問(wèn)題，QC小組通過(guò)課題研究會(huì)、現(xiàn)場(chǎng)分析等形式集思廣益，一一磋商探討，制訂出可行的解決措施；并分片包干具體落實(shí)到人，直至排除或基本排除各因素對(duì)焊縫一次合格的影響。具體措施、對(duì)策見(jiàn)下表：八、制定對(duì)策序號(hào)要因?qū)Σ吣繕?biāo)措施負(fù)責(zé)人地點(diǎn)完成時(shí)間1培訓(xùn)不到位加強(qiáng)培訓(xùn)焊工素質(zhì)達(dá)到要求參與鳥巢工程強(qiáng)化培訓(xùn)班，舉辦知識(shí)講座程國(guó)輝施工現(xiàn)場(chǎng)05.11.92焊接工藝不完善改善工藝使焊工按照最佳工藝焊接提高CO2氣體濃度；優(yōu)化焊接材料曹仁施工現(xiàn)場(chǎng)05.11.113焊接方法不當(dāng)優(yōu)化方案焊接方法明確盡量減少仰焊；模擬焊接，電腦模擬組裝曹仁施工現(xiàn)場(chǎng)05.11.144秋冬季節(jié)風(fēng)大改善施焊環(huán)境手工電弧焊風(fēng)速＜8m/s、CO2氣體保護(hù)焊＜2m/s搭設(shè)整體防風(fēng)棚劉進(jìn)施工現(xiàn)場(chǎng)05.11.14對(duì)策表制表人：曹仁時(shí)間：2005.11.5

制訂了切實(shí)可行的對(duì)策后，項(xiàng)目部從各方面配合其順利實(shí)施，具體實(shí)施情況如下：（一）、強(qiáng)化質(zhì)量意識(shí)，加強(qiáng)焊工的技能培訓(xùn)1、組織未強(qiáng)化培訓(xùn)的焊工參加鳥巢工程的焊工強(qiáng)化培訓(xùn)班。2、聘請(qǐng)大學(xué)院校的焊接老師進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)。3、邀請(qǐng)鳥巢工程焊接專家組、國(guó)家焊接專家戴為志教授對(duì)焊工進(jìn)行知識(shí)講座。4、組織焊工相互之間進(jìn)行技術(shù)交流。九、對(duì)策實(shí)施焊接老師和焊接專家在授課焊工相互交流會(huì)以下是實(shí)施情況照片:

效果檢查：強(qiáng)化培訓(xùn)焊工順利通過(guò)國(guó)家冶金焊考委的筆試和操作考試。現(xiàn)場(chǎng)所有焊工具有較高的實(shí)際操作技能和理論知識(shí)。焊工強(qiáng)化培訓(xùn)（二）、加強(qiáng)技術(shù)交流，改進(jìn)焊接工藝

1、將原實(shí)芯焊絲蓋面的焊接方法改為藥芯焊絲或焊條蓋面的焊接方法。藥芯焊絲蓋面和焊條蓋面的焊接方法根據(jù)焊工自身技能的情況選用，不作限制。2、改用純度更高的食品級(jí)純CO2氣體，純度達(dá)99.99%。氣體純度高可降低夾雜和氣孔產(chǎn)生的幾率。效果檢查：通過(guò)改進(jìn)焊接工藝，經(jīng)臨時(shí)UT檢測(cè)抽查，其焊縫內(nèi)部質(zhì)量和外觀質(zhì)量得到提高。

（三）、優(yōu)化方案，明確焊接方法1、改變焊位。C13下柱焊接時(shí)，仰焊位較多，施焊時(shí)焊工需躺在地上焊接，對(duì)于保證焊縫的質(zhì)量很困難，在C14下柱的拼裝時(shí)我們采取小拼后構(gòu)件翻身，將仰焊位改平焊、橫焊、立焊位，這樣就避免大部分的仰焊焊位。原仰焊需躺地上焊接構(gòu)件小拼之后焊接2、特殊鋼材焊口，現(xiàn)場(chǎng)模擬焊接。對(duì)于Q460E、GS-20Mn5V鋼材的焊口，為了使焊工焊接時(shí)心中有數(shù)，按正式構(gòu)件的材質(zhì)、坡口形式制成試板，讓參與焊接特殊鋼材的焊工模擬焊接，焊后焊接技師、焊接老師進(jìn)行講評(píng)。模擬焊接焊接講評(píng)3、運(yùn)用電腦模擬增強(qiáng)組裝精度。由于本工程的所有構(gòu)件均為彎扭的箱型構(gòu)件，在C14下柱拼裝時(shí)，通過(guò)電腦三維模擬構(gòu)件組裝以及電腦放樣來(lái)提高焊前坡口質(zhì)量。全站儀定位電腦三維組裝效果檢查：焊工操作手法穩(wěn)定；特殊鋼焊接時(shí)焊工心中有數(shù)，不再懼怕；焊接前的坡口間隙、錯(cuò)邊、墊板檢查時(shí)100％合格。1、C13下柱焊接時(shí)采取的是局部防風(fēng)，其焊接區(qū)域風(fēng)速超標(biāo)，在C14下柱焊接時(shí)采取整體防風(fēng)。構(gòu)件整體防風(fēng)（四）、改善施焊環(huán)境，搭設(shè)整體防風(fēng)棚效果檢查：在焊接區(qū)域抽查檢測(cè)風(fēng)速10次，其風(fēng)速均在1m/s左右，符合焊接時(shí)要求的風(fēng)速。通過(guò)QC小組及參戰(zhàn)職工的共同努力，C14下柱焊接順利完成。經(jīng)UT檢測(cè)和統(tǒng)計(jì)，C14下柱焊縫總長(zhǎng)315.35m，焊縫一次合格長(zhǎng)度315.35-0.91=314.44m（其中Q460E、GS-20Mn5V焊接一次全部合格），C14下柱一次合格率為314.44/315.35=99.71%。較C13下柱的焊縫一次合格率大有提高。十、效果檢查

C14下柱焊接結(jié)果統(tǒng)計(jì)表序號(hào)名稱合計(jì)長(zhǎng)度（m）備注C14下柱焊縫總長(zhǎng)315.35m1夾渣0.04條狀?yuàn)A渣2未熔合0.153氣孔0.2包括點(diǎn)狀?yuàn)A渣，一個(gè)缺陷按50mm計(jì)算4裂紋05咬邊0.136外觀成型0.39包括未焊滿合計(jì)0.91效果圖89.32%95%99.71%C13下柱合格率制定目標(biāo)合格率C14下柱合格率通過(guò)QC活動(dòng)后的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品通過(guò)QC活動(dòng)后的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品

1、經(jīng)濟(jì)效益C14下柱焊接工期的縮短1.5天及焊縫一次合格率的提高贏得明顯的經(jīng)濟(jì)效益，節(jié)約成本4.8萬(wàn)元左右。在C14下柱以后還有C15、C16等共16件上、下柱以及主桁架、次結(jié)構(gòu)共45榀，將節(jié)約成本167萬(wàn)余元。2、社會(huì)效益（1）由于C14柱焊縫一次合格率的提高特別是Q460E鋼、G