加强过程控制提高钢结构制作质量.doc

课题名称：加强过程控制、提高钢结构制作质量单 位：公司小组名称：第公司钢结构QC小组成立时间：2006年2月活动时间：2005年6月2006年2月发 布 人：加强过程控制、提高钢结构制作质量一工程简介：项目是：由有限公司、日本株式会社和日本株式会社共同投资8000万美元在经济技术开发区设立台新建年产7.2万吨高性能顺丁橡胶（BR）生产项目，该工程计划于2006年10月投产。我公司主要承担工程项目中主钢结构的制作、安装工程，项目制安工程量约1500吨，BR项目钢结构工程开工日期为2006年10月8日。该钢结构制作、安装工程，所有构件均采用高强螺栓连接，对加工精度要求较高，且连接形式多较复杂。总包单位提供的设计图纸为初版简略图，只是简单表示出每榀跨距及所用材料型号，而无法直接用于施工，需对施工图进行二次设计、细化分解。此外上述项目的工艺流程在大陆起步时间较晚，形成产业规模较小，并且设计单位的设备、结构、工艺等相关专业尚处在摸索阶段，技术配套还不够成熟，从而造成总包单位及设计单位现场修改、设计变更频繁，导致部分合格成品构件运送至现场在安装过程中又需重新修改，降低了施工效率，提高了制安成本，给施工带来较大的困难。柱间支撑采用型组合双角钢。构件连接采用焊接和螺栓连接。需要尽量减少现场结构构件制作安装的工序和工作量，避免钢构件运至现场后的矫正以及返工处理，必须对钢构件工厂加工制作的质量和精度进行严格的控制管理。二小组概况：小组名称：QC小组成立时间：2006年2月本课题活动时间： 本小组成员平均受教育课时：51小时小组活动：有计划、有出勤记录、有活动记录我们QC小组由技术、管理人员及操作人员组成，技术水平和素质都较高，成员中包括高级工程师1名、工程师1名、助工4名、技术员1名、技术工人3名。三选题理由：1、BR项目是外资项目，而钢结构工程是重中之重，是其它专业工程安装的前提基础。我公司为争创优质工程、品牌工程，确保工程质量，体现我公司在钢结构工程上的实力，要求产品一次合格率达到98%，出厂产品合格率达到100，这也体现我公司对该工程的重视。2、在一期SEBS项目钢结构制安工程基础上，制作质量更上一个台阶，留给业主、总包一个美好的印象及评价，为我公司在外资企业工程领域的业务承揽，奠定良好的基础。3、该钢结构工程施工工期紧，施工正值冬季，施工质量要求高，自然环境差。4、该钢结构制作、安装工程，所有构件均采用高强螺栓连接，对加工精度要求较高，且连接形式多较复杂。5、提供的设计图纸为初版简略图，只是简单表示出每榀跨距及所用材料型号，而无法直接用于施工，需对施工图进行二次设计、细化分解。6、我公司钢结构产品一次合格率一直维持在95%左右，为了使制作质量得到提高，必须使制作一次合格率更上一个台阶。7、本工程其中部分钢桁架跨度长达18米，高度22米，具有一定的推广性，同时也体现了本公司在专项施工中的能力。为保证钢结构制作质量、实现预期质量目标，我们确定的活动主题是：加强过程控制、提高钢结构制作质量。四现状调查：五原因分析：根据排列图中，尺寸精度、焊缝表面缺陷、构件变形是影响钢结构制作质量的主要因素，进行原因分析，见因果分析图：材 料机 具人 员环 境工 艺影 响 制 作 质 量（尺寸精度、焊缝表面、构件变形）的 原 因氧气、乙炔纯度不够易发生缺口 焊道不干净 切割机仪表不准 尺寸不准 易产生气孔 焊机陈旧 职工责任心不够 电压电流不稳 制作理论不够对质量重视不够 碳棒保管不妥 焊把线过长质量意识不强焊条堆放不合理 易吸潮 线阻大 部分职工技术不过关 抢进度、赶工期、有急躁情绪碳棒湿度大 电流小 制作时间少焊条吸潮焊材湿度大 钢材成分有异 经常断弧 环境温度低性能难掌握 焊接接电线不牢 制作经验少 劳动强度大焊条质量不好 气瓶位置较远 有青年职工药皮有脱现象 氧气、乙炔气流 不稳 工作时间短切割、焊接规程不详细 坡口大、焊速慢 切割、焊接质量差 车间门窗开启太多坡口角度不好 晚间切割、焊接 环境温度低 风速大坡口小、焊条摆不开 坡口不一致、长度不一致易产生气孔、变形位置不好 环境湿度大相对错边量大焊接不熟练 夜间光线暗易产生咬边 易产生气孔、咬边 缺少辅助机具 焊缝返修 脚手架不稳 单面大坡口 切割、焊接时差角变形大 切割、焊接顺序不当 质量不好 注：黑体字表示主要原因焊接电流过大 15六小组目标：小 组 目 标质 量安 全查 全效 益进 度制作一次合格率98%，出厂产品合格率100%事 故 为 零制作节点工期提前15天节约施工成本25万元七研究对策措施：针对主要原因，我们QC小组共同研究制定了对策措施，见下表。制 作 质 量 需 要 提 高材 料毛志刚全过程顾林生全过程曹 进2007.9.28环 境车间门窗开启太多环境温度低光线暗控制车间门窗开启数量提高环境温度增加固定及临时光源张晓宇付跃组 装陈志明全过程乔新泉2007.9.30严格坡口角度，提高吊装组对质量提高组对质量改变切割、焊接顺序工 艺切割、焊接规程不详细组对错边大切割、焊接顺序不当焊接电流大调整工艺参数2007.9.28全 程焊接前王理中王林森陈志明氧气、乙炔纯度不够焊材湿度大焊道不干净采购高质量氧气、乙炔妥善保管，加强焊条烘烤清除焊道表面污垢职工责任心不够经济杠杆、奖罚分明、充分调动积极性全 程人 员技术不过关劳动强度大派有经验的铆工、焊工，加强指导，提高水平改善劳动强度，增加人员，改善后勤服务工作刘忠华乔新泉2007.10.8张晓宇 王里中陈志明机 具切割机仪表不准焊机陈旧焊接电缆过长接地线不牢靠气瓶位置不当切割机仪表重新校正或换新，程序重新设定使用新型焊机尽量缩短焊接电缆使用铜接头连接，接地线加粗气瓶放置安全方便的位置时 间实 施 人项 目现 状改 进 措 施八实施：实施一：使用自动数控切割机，提高钢板、型钢下料精度 传统下料是使用手工火焰切割,其不足之处是效率低,加工精度受人为影响较大，尺寸精度不易控制且易发生切割后热变形。气割下料时，由于在加热或冷却过程的不均匀性的存在，十分容易导致结构内部产生应力，这些应力的存在，最终可能出现结构发生变形，从而降低装置钢结构的承载能力和使用寿命。外形尺寸超差还可能对其他安装工序产生影响，如果这种变形所引起的尺寸过大，还可能造成工件报废或返工，造成人力和物力的浪费，使工程成本增加，这种情况是最不想看到的工之前，我们就想到了钢结构制作中可能产生变形这一问题，并引起大家的重视。我们总结了以往的施工经验，想办法控制由于切割所产生的残余应力，防止发生结构变形，使该项工程的钢结构施工质量最终达到设计要求。 使用数控剪板机对板材进行下料，既能保证构件的尺寸精度，又能避免构件发生热变形。钢结构放样、号料和切割，在放样和号料时应根据工艺要求预留制作和安装时的焊接收缩余量及切割等加工余量。气割前应将钢材切割区域表面的铁锈、污物等清除干净，气割后应清除熔渣和飞溅物。使用多火焰头数控切割机对板材及型钢下料，可以利用计算机编制程序，合理火焰切割路线，使用多头割嘴，减小火焰切割热变形。控制火焰头焰长及速度，提高下料尺寸精度。实施二：调整节点坡口型式由于提供的设计图纸为初版简略图，只是单线图及所用材料型号，而无法直接用于施工，需对施工图进行二次设计、细化分解。首先在二次设计、细化分解过程中应根据相应的标准图集，合理选择节点坡口型式，应尽量少选择单面大坡口型式，多采用双面焊双坡口型式。以利于调整焊接变形及提高焊缝表面成型。其次，在焊接对接焊缝时，应增大气刨后的坡口角度，有利于焊接反变形及避免气孔的产生。项 目简 图技 术 说 明坡口型式555焊缝反面碳弧气刨后坡口角度选择较大，主要是为焊接按时容易施焊，尽可能地有利于使焊接残渣从溶池中排出，以及最大限度地使气体逸出。 实施三：改进组对工艺 对组对工艺进行修正,构件的组装应在部件组装、焊接矫正后进行，组装顺序应根据结构型式、焊接方法和焊接顺序等因素确定。采用增加夹具组装，拆除夹具应在焊接完成后进行,拆除时以不损伤母材为原则； 实施四：修正焊接工艺参数使用调整后工艺参数，较小电流，平均焊接速度加快，形成较小的线能量，进而减少焊接角变形、咬边、飞溅等缺陷的发生，也有利于焊缝成形质量，避免焊接气孔的产生。CO2 气体保护焊接现场实施四：焊条、焊丝的保管、烘烤、领用。因为焊材湿度大是产生焊缝气孔的主要原因，所以必要加强焊条的保管、烘烤、领用等管理。保 管焊条分类存放焊条二级库中，增加红外线灯源，控制好二级库干温度，使之温度保持在20-30之间，相对湿度40%，同时做好温度、干湿度记录。烘 烤烘烤温度、恒温时间应取较大值，烘烤温度控制在150-200，在100-150的恒温箱内保存。做好烘烤记录。使 用焊条在保温筒内保存时间尽量缩短，不宜大于24小时，否则重新烘烤。领 取根据需用量，专人发放，做好发放记录。领取时使用性能良好的保温筒，一次最多领取4公斤。实施五：提高火焰矫形水平钢结构的主要构件是H型钢柱、焊接H型钢柱、梁、撑。这些构件在制作过程中都存在切割变形、焊接变形问题，如果变形不予以矫正，则不仅影响结构整体安装，还会降低工程的安全可靠性。 钢结构产生的变形超过技术设计允许变形范围，应设法进行矫正，使其达到符合产品质量要求。实践证明，多数变形的构件是可以矫正的。矫正的方法都是设法造成新的变形来达到抵消已经发生的变形。 在生产过程中普遍应用的矫正方法，主要有机械矫正、火焰矫正和综合矫正。但火焰矫正是一门较难操作的工作，方法掌握、温度控制不当还会造成构件新的更大变形。因此，火焰矫正要有丰富的实践经验。变形的种类与火焰矫正：钢结构的主要构件是焊接H型钢柱、梁、撑。变形经常采用以下三种火焰矫正方法：（1）线状加热法；(2)点状加热法；（3）三角形加热法。下面介绍解决不同部位的施工方法。 以下为火焰矫正时的加热温度（材质为低碳钢） 低温矫正500度600度冷却方式：水 中温矫正600度700度冷却方式：空气和水 高温矫正700度800度冷却方式：空气注意事项：火焰矫正时加热温度不宜过高，过高会引起金属变脆、影响冲击韧性，厚度大或淬硬倾向较大的钢材在高温矫正时不可用水冷却。 1.翼缘板的角变形矫正H型钢柱、梁、撑角变形。在翼缘板上面（对准焊缝外）纵向线状加热（加热温度控制在650度以下），注意加热范围不超过两焊脚所控制的范围，所以不用水冷却。线状加热时要注意：（1）不应在同一位置反复加热；（2）加热过程中不要进行浇水。这两点是火焰矫正的原则。 2.柱、梁、撑的上拱与下挠及弯曲 2.1在翼缘板上，对着纵长焊缝，由中间向两端作线状加热，即可矫正弯曲变形。为避免产生弯曲和扭曲变形，两条加热带要同步进行。可采取低温矫正或中温矫正法。这种方法有利于减少焊接内应力，但这种方法在纵向收缩的同时有较大的横向收缩，较难掌握。 2.2翼缘板上作线状加热，在腹板上作三角形加热。用这种方法矫正柱、梁、撑的弯曲变形，效果显著，横向线状加热宽度一般取2090mm，板厚小时，加热宽度要窄一些，加热过程应由宽度中间向两边扩展。线状加热最好由两人同时操作进行，再分别加热呈三角形，三角形的宽度不应超过板厚的2倍，三角形的底与对应的翼板上线状加热宽度相等。加热三角形从顶部开始，然后从中心向两侧扩展，一层层加热直到三角形的底为止。加热腹板时温度不能太高，否则造成凹陷变形，很难修复。三角形加热方法同样适用于构件的旁弯矫正。加热时应采用中温矫正，浇水要少。九效果检查：（一）质量：1、质量进行统计，一次检验不合格项56项，一次检验合格率达98.89%，达到了公司及本小组的目标要求，小组将对实施前后的构件制作质量一次合格率进行了对比，作柱关图如下：100% 98.89% 95% 98% 时间活动前 目标值 实现值2、实施对策后，影响制作质量的因素，一次不合格点分布统计如下： 台橡宇部（南通）BR项目钢结构制作工程一次不合格点统计表序号缺陷项目缺陷频数频率（%）累计频率（%）1构件螺栓孔精度2239.339.32焊缝内部缺陷1221.460.73构件尺寸精度814.3754构件变形610.785.75焊缝表面缺陷58.994.66其它35.4100合 计56100100根据统计作出排列图如下：频数 累计频率60 100 94.6% 90 75 % 85.7% 80 45 70 60.7% 60 30 50 39.3% 40 3015 20 100 螺栓孔精度 焊缝内部 尺寸精度 变形 焊缝表面 其它从排列表中可以看出，尺寸精度、变形、焊缝表面夹渣气孔已经不是影响制作一次合格率的主要因素，因此本次活动成功地解决了尺寸精度、变形、焊缝表面夹渣气孔等缺陷的问题，提高了制作一次合格率。3、通过实施对策，对管廊6001、6002、6003、6004、6005、6006、6007、6008、6009钢结构制作进行了效果检查，发现制作一次合格率均达到了98%以上，说明活动成果是持续有效的，合格率统计如下表：序号管廊工号制作一次检验合格率（%）1600198.39%2600298.11%3600398.50%4600498.66%5600598.45%6600699.39%7600798.22%86008