提高鸟巢钢结构现场焊缝的一次合格率(

1、提高钢结构现场焊缝的一次合格率提高钢结构现场焊缝的一次合格率 中国中国* * *体育场项目部体育场项目部QCQC小组小组 发布人：发布人： 一、工程概况一、工程概况 国家体育场工程为国家体育场工程为20082008年北京奥运会主会场。其年北京奥运会主会场。其 设计新颖，空间钢结构由设计新颖，空间钢结构由2424榀门式桁架围绕着体育场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，组成体育场整体的网格状构架，组成体育场整体的“鸟巢鸟巢”造型。场内造型。场内 可容纳可容纳1010万人同时观看比赛。万人同时观看比赛。

2、我单位承接钢结构工程的现场拼装及其焊接任务我单位承接钢结构工程的现场拼装及其焊接任务 （计从（计从P9P9P18P18线的工作任务）。线的工作任务）。 国家体育场钢结构焊接特点国家体育场钢结构焊接特点 1 1、焊接量大及板厚大，其一件组合柱（含上、下、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柱）在现场拼装的焊缝数量达5 54040余米；组合柱的内柱余米；组合柱的内柱 的板厚全部超过的板厚全部超过60mm60mm，外柱最薄的为，外柱最薄的为36mm36mm。 2 2、特殊钢、特殊钢(Q460E(Q460E、GS-20Mn5VGS-20Mn5V铸钢）的焊接，铸钢）的焊接

3、， 其中其中Q460EQ460E钢的焊接，根据数据库的搜索，钢的焊接，根据数据库的搜索，Q460EQ460E钢钢 日本曾焊接过板厚最厚日本曾焊接过板厚最厚8080mmmm，而我们焊接的而我们焊接的Q460EQ460E板板 厚达厚达110110mmmm，这在世界上是首次大板厚、大规模使用。这在世界上是首次大板厚、大规模使用。 其余钢材材质为其余钢材材质为Q345GJDQ345GJD。 3 3、焊接质量要求高，所有现场拼装焊缝为一、焊接质量要求高，所有现场拼装焊缝为一 级焊缝（级焊缝（100100UTUT检测），焊缝余高检测），焊缝余高0 01 1mmmm，焊缝焊缝 宽度偏差不超过宽度偏差不超过3

4、 3mmmm，焊缝外观成型美观等。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率以及焊接变形小的特点，本工程的焊接方法选用 COCO2 2气体保护焊（平、横、立焊位）和手工电弧焊气体保护焊（平、横、立焊位）和手工电弧焊 （仰焊位）。（仰焊位）。 该工程为中国一冶重点工程，质量目标：确保该工程为中国一冶重点工程，质量目标：确保 “长城杯长城杯”，争创，争创“鲁班奖鲁班奖”，故焊接分项工程合，故焊接分项工程合 格率必须在格率必须在9595以上。以上。 小组名称小组名称一冶工安国家体育场项目部一冶

5、工安国家体育场项目部QCQC小组小组 活动课题活动课题提高钢结构现场焊缝的一次合格率提高钢结构现场焊缝的一次合格率 小组类型小组类型攻关型攻关型 注册登记号注册登记号 小组荣誉小组荣誉1 1、中国一冶优秀、中国一冶优秀QCQC成果一等奖成果一等奖 2 2、中国冶金建设协会优秀、中国冶金建设协会优秀QCQC成果一等奖成果一等奖 活动时间活动时间20052005年年1111月月1 1日日活动次数活动次数1010 二、小组概况二、小组概况 小小 组组 成成 员员 姓姓 名名性别性别年龄年龄学历学历职职 称称职职 务务组内分工组内分工承担工作承担工作 女女3535大学大学工程师工程师办公室主任办公室主

6、任推进者推进者指导指导QCQC活动活动 男男3131大大 专专工程师工程师技术负责人技术负责人组长组长 总负责总负责 技术负责技术负责 男男2626大大 专专工程师工程师检测负责人检测负责人副组长副组长质量监测质量监测 男男4141高中高中焊接技师焊接技师工长工长组员组员对策实施对策实施 男男2525大大 学学助理工程师助理工程师经营部长经营部长组员组员 课题调查课题调查 会议记录会议记录 男男2323大专大专助理工程师助理工程师施工员施工员组员组员联络协调联络协调 男男4747大专大专工程师工程师质检员质检员组员组员检查效果检查效果 三、选题理由三、选题理由 公司管理方针公司管理方针 诚信守

7、法，满足顾客需求；持续改进，打造精诚信守法，满足顾客需求；持续改进，打造精 品工程，预防污染，保障安全健康品工程，预防污染，保障安全健康 项目质量目标项目质量目标焊缝一次合格率焊缝一次合格率95% 存在的差距存在的差距 现状：焊缝一次合格率现状：焊缝一次合格率89.32% 差距：差距：95-89.325.68 选择活动课题选择活动课题 提高钢结构现场焊缝的一次合格率提高钢结构现场焊缝的一次合格率 四、现状调查四、现状调查 序号序号名称名称缺陷长度（缺陷长度（m m） 备注备注 C13 C13 下柱焊缝长下柱焊缝长252.27m252.27m 1 1夹渣夹渣14.2514.25条状夹渣条状夹渣

8、2 2未熔合未熔合3.103.10 3 3气孔气孔2.502.50包括点状夹渣，一个缺陷按包括点状夹渣，一个缺陷按50mm50mm计算计算 4 4裂纹裂纹0.920.92 5 5咬边咬边1.541.54 6 6外观成型外观成型4.634.63包括未焊满包括未焊满 合计合计26.9426.94 制表人：制表人： 时间：时间：2005.11.32005.11.3 通过通过C13C13下柱的焊接，经下柱的焊接，经UTUT检测，收集数据如下：检测，收集数据如下： 焊缝缺陷统计表焊缝缺陷统计表 从上表可知，从上表可知，C13C13下柱焊缝长度为下柱焊缝长度为252.27m252.27m，存在缺，存在缺

9、陷长度陷长度26.9426.94m m，合格率为合格率为89.32%89.32%，根据各种缺陷发生根据各种缺陷发生 的频次绘制排列图如下：的频次绘制排列图如下： 焊缝缺陷频数统计表焊缝缺陷频数统计表 序号序号 项目项目频次频次 频率频率 累计频率（累计频率（% %） 1 1夹渣夹渣464652.952.952.952.9 2 2观感不好观感不好151517.217.270.170.1 3 3未熔合未熔合101011.511.581.681.6 4 4气孔气孔8 89.29.290.890.8 5 5咬边咬边5 55 5.7.796.596.5 6 6裂纹裂纹2 22.32.398.898.8

10、7 7其它其它1 11.21.2100100 合计合计8787100100100100 制表人：制表人：* * * 时间：时间：2005.11.32005.11.3 结论：从上图看，焊缝内部夹渣是影响焊缝一次合格率的重要因素。结论：从上图看，焊缝内部夹渣是影响焊缝一次合格率的重要因素。 46 17.4 34.8 52.2 69.6 87 0 100 80 60 40 20 0 % 52.9 70.1 81.6 90.8 96.5 98.8 100 夹渣观感 不好 未熔 合 气孔咬边裂纹其它 8 5 10 15 2 1 焊缝缺陷排列图焊缝缺陷排列图 制图人：制图人：* * * 时间：时间：200

11、5.11.32005.11.3 将将钢结构现场焊缝的一次合格率制订为钢结构现场焊缝的一次合格率制订为95%95%。 89.32% 95% 五、制订目标五、制订目标 目标可行性目标可行性分析分析 1 1、现状调查表明，焊缝不合格率、现状调查表明，焊缝不合格率10010089.3289.32 10.6810.68，其中焊缝内部夹渣占，其中焊缝内部夹渣占52.952.9，是影响，是影响焊缝焊缝 一次合格率的主要原因。本小组分析认为只要治理夹一次合格率的主要原因。本小组分析认为只要治理夹 渣渣90%90%，即，即可将焊缝的一次不合格率降到可将焊缝的一次不合格率降到10.6810.68 * *52.9%

12、52.9%* *90%=5%90%=5%； 2 2、同等条件下，现场另一拼装施工单位的焊缝一、同等条件下，现场另一拼装施工单位的焊缝一 次合格率次合格率92.57%92.57%； 结论：结论：焊缝一次合格率目标制订为焊缝一次合格率目标制订为95%95%是可行的。是可行的。 根据排列图可以看出夹渣是影响焊缝一次合格率根据排列图可以看出夹渣是影响焊缝一次合格率 的主要原因，的主要原因，QCQC小组成员经过讨论，找出每一个工艺小组成员经过讨论，找出每一个工艺 环节存在的问题，并深入分析其影响因素，综合各种环节存在的问题，并深入分析其影响因素，综合各种 原因绘制因果图如下：原因绘制因果图如下： 六、原

13、因分析六、原因分析 因因 果果 图图 焊接工艺不完善焊接工艺不完善 焊焊 缝缝 夹夹 渣渣 法法环环 当地秋冬季当地秋冬季 节风大节风大 焊接方法不当焊接方法不当 机机 小型工小型工 具不到位具不到位 焊工对新焊工对新 工艺不熟工艺不熟 人人 培训不到位培训不到位 工序组织工序组织 不协调不协调 沟通不好沟通不好 料料 焊 条 烘 干焊 条 烘 干 温度不够温度不够 焊丝上有油污等焊丝上有油污等 制图人：制图人：* * * 时间：时间：2005.11.32005.11.3 未明确焊接方法未明确焊接方法 七、要因确认七、要因确认 序序 号号 末端末端 因素因素 确认内容确认内容 确认确认 方法方

14、法 确认人确认人验证人验证人结论结论 1 1 对焊工对焊工 培训不培训不 到位到位 所有参战焊工是否经过强化培训所有参战焊工是否经过强化培训 现场现场 确认确认 是要因是要因 2 2 沟通沟通 不好不好 项目部沟通方式是否使工序协调、项目部沟通方式是否使工序协调、 指令畅通指令畅通 现场现场 确认确认 非要因非要因 3 3 焊条烘焊条烘 干温度干温度 不够不够 焊条烘干温度是否符合要求焊条烘干温度是否符合要求 现场现场 确认确认 非要因非要因 4 4 焊丝上焊丝上 有油污有油污 等等 焊丝表面是否有油污、杂质等焊丝表面是否有油污、杂质等 现场现场 确认确认 非要因非要因 要因确认计划表要因确认

15、计划表 续表续表 序序 号号 末端末端 因素因素 确认内容确认内容 确认确认 方法方法 确认人确认人验证人验证人结论结论 5 5 焊接工艺焊接工艺 不完善不完善 焊接工艺是否能满足施工要焊接工艺是否能满足施工要 求求 现场现场 确认确认 是要因是要因 6 6 小型工具小型工具 不到位不到位 每个焊工是否配备了小型工每个焊工是否配备了小型工 具具 现场现场 确认确认 非要因非要因 7 7 焊接方法焊接方法 不当不当 焊接方法是否合理、科学焊接方法是否合理、科学 现场现场 确认确认 是要因是要因 8 8 秋冬季节秋冬季节 风大风大 焊接区域风速是否超标焊接区域风速是否超标 现场现场 确认确认 是要

16、因是要因 制表人：制表人：* * * 时间：时间：2005.11.32005.11.3 确认一：确认一：焊工培训不到位焊工培训不到位 确认方法：参战焊工确认方法：参战焊工8383人，人， C13C13下柱焊接时仅强化培下柱焊接时仅强化培 训了训了6767人，未强化培训的焊工没掌握本工程焊接性，焊接人，未强化培训的焊工没掌握本工程焊接性，焊接 素质较差，造成焊接随意性。素质较差，造成焊接随意性。 结论：是要因结论：是要因 确认二：沟通不好确认二：沟通不好 确认方法：项目部建立了月例会、周例会制度，并有确认方法：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

17、等焊接记录，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。有关技术资料。 结论：非要因结论：非要因 确认三：焊条烘干温度不够确认三：焊条烘干温度不够 确认方法：焊条烘干采用专用远红外烘干箱，所有焊确认方法：焊条烘干采用专用远红外烘干箱，所有焊 条均有烘干记录、烘干温度符合要求。条均有烘干记录、烘干温度符合要求。 结论：非要因结论：非要因 确认四：焊丝上有油污等确认四：焊丝上有油污等 确认方法：焊丝为新购置的，且每盘焊丝开封确认方法：焊丝为新购置的，且每盘焊丝开封 后两天内用完，未与油污、杂质等接触。后两天内用完，未与油污、杂质等接触。 结论：非要因结论：非要因 确认五：焊接工艺不完善

18、确认五：焊接工艺不完善 确认方法：经确认方法：经 “ “鸟巢工程鸟巢工程”焊接专家组论证，焊接专家组论证， COCO2 2气体浓度需提高并优化焊接材料。气体浓度需提高并优化焊接材料。 结论：是要因结论：是要因 确认六：小型工具不到位确认六：小型工具不到位 确认方法：按照工程进度在当地购买小型工具，确认方法：按照工程进度在当地购买小型工具， 能够满足工程所需。能够满足工程所需。 结论：非要因结论：非要因 确认七：焊接方法不当确认七：焊接方法不当 确认方法：仰焊焊缝较多，质量难以保证；确认方法：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。特殊钢焊接经验国内无从借鉴。 结论：要因结论：

19、要因 确认八：秋冬季节风大确认八：秋冬季节风大 确认方法：确认方法：C13C13柱采取局部防风，焊接区域柱采取局部防风，焊接区域 测风速，发现仍有超标现象。测风速，发现仍有超标现象。 结论：要因结论：要因 通过逐条确认，找出影响焊夹渣的主要原因通过逐条确认，找出影响焊夹渣的主要原因 是：是： 1. 1.焊工培训不到位焊工培训不到位 2.2.焊接工艺不完善焊接工艺不完善 3. 3.焊接方法不当焊接方法不当 4. 4.秋冬季节风大秋冬季节风大 针对要因找出的问题，针对要因找出的问题，QCQC小组通过课题研究会、小组通过课题研究会、 现场分析等形式集思广益，一一磋商探讨，制订出可现场分析等形式集思广

20、益，一一磋商探讨，制订出可 行的解决措施；并分片包干具体落实到人，直至排除行的解决措施；并分片包干具体落实到人，直至排除 或基本排除各因素对焊缝一次合格的影响。具体措施、或基本排除各因素对焊缝一次合格的影响。具体措施、 对策见下表：对策见下表： 八、制定对策八、制定对策 序序 号号 要因要因对策对策目标目标措施措施负责人负责人地点地点完成时间完成时间 1 1 培训不培训不 到位到位 加强加强 培训培训 焊工素质达到焊工素质达到 要求要求 参与鸟巢工程参与鸟巢工程 强化培训班，强化培训班， 举办知识讲座举办知识讲座 施工施工 现场现场 05.11.905.11.9 2 2 焊接工艺焊接工艺 不完

21、善不完善 改善改善 工艺工艺 使焊工按照最使焊工按照最 佳工艺焊接佳工艺焊接 提高提高CO2CO2气体气体 浓度；优化焊浓度；优化焊 接材料接材料 施工施工 现场现场 0505.11.11.11.11 3 3 焊接方法焊接方法 不当不当 优化优化 方案方案 焊接方法明确焊接方法明确 尽量减少仰焊；尽量减少仰焊； 模拟焊接，电模拟焊接，电 脑模拟组装脑模拟组装 施工施工 现场现场 05.11.1405.11.14 4 4 秋冬季节秋冬季节 风大风大 改善施改善施 焊环境焊环境 手工电弧焊风手工电弧焊风 速速8m/s8m/s、COCO2 2 气体保护焊气体保护焊 2m/s2m/s 搭设整体防风搭设

22、整体防风 棚棚 施工施工 现场现场 05.11.1405.11.14 对策表对策表 制表人：制表人：* * * 时间：时间：2005.11.52005.11.5 制订了切实可行的对策后，项目部从各方面配合制订了切实可行的对策后，项目部从各方面配合 其顺利实施，具体实施情况如下：其顺利实施，具体实施情况如下： （一）、强化质量意识，加强焊工的技能培训（一）、强化质量意识，加强焊工的技能培训 1 1、组织未强化培训的焊工参加鸟巢工程的焊工强、组织未强化培训的焊工参加鸟巢工程的焊工强 化培训班。化培训班。 2 2、聘请大学院校的焊接老师进行现场指导。、聘请大学院校的焊接老师进行现场指导。 3 3、邀

23、请鸟巢工程焊接专家组、国家焊接专家戴为、邀请鸟巢工程焊接专家组、国家焊接专家戴为 志教授对焊工进行知识讲座。志教授对焊工进行知识讲座。 4 4、组织焊工相互之间进行技术交流。、组织焊工相互之间进行技术交流。 九、对策实施九、对策实施 焊接老师和焊接专家在授课焊接老师和焊接专家在授课焊工相互交流会焊工相互交流会 以下是实施情况照片以下是实施情况照片: 效果检查：强化培训焊工顺利通过国家冶金焊效果检查：强化培训焊工顺利通过国家冶金焊 考委的笔试和操作考试。现场所有焊工具有较高的考委的笔试和操作考试。现场所有焊工具有较高的 实际操作技能和理论知识。实际操作技能和理论知识。 焊工强化培训焊工强化培训

24、（二）、加强技术交流，改进焊接工艺（二）、加强技术交流，改进焊接工艺 1 1、将原实芯焊丝盖面的焊接方法改为药芯焊丝或、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。接方法根据焊工自身技能的情况选用，不作限制。 2 2、改用纯度更高的食品级纯、改用纯度更高的食品级纯COCO2 2 气体，纯度达 气体，纯度达 99.99%99.99%。气体纯度高可降低夹杂和气孔产生的几率。气体纯度高可降低夹杂和气孔产生的几率。 效果检查：通过改进焊接工艺，经临时效果检查：通过改进

25、焊接工艺，经临时UTUT检测抽检测抽 查，其焊缝内部质量和外观质量得到提高。查，其焊缝内部质量和外观质量得到提高。 （三）、优化方案，明确焊接方法（三）、优化方案，明确焊接方法 1 1、改变焊位。、改变焊位。C13C13下柱焊接时，仰焊位较多，施焊时下柱焊接时，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，在焊工需躺在地上焊接，对于保证焊缝的质量很困难，在 C14C14下柱的拼装时我们采取小拼后构件翻身，将仰焊位改下柱的拼装时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。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

26、接原仰焊需躺地上焊接构件小拼之后焊接构件小拼之后焊接 2 2、特殊钢材焊口，现场模拟焊接。对于、特殊钢材焊口，现场模拟焊接。对于Q460EQ460E、GS-GS- 20Mn5V20Mn5V钢材的焊口，为了使焊工焊接时心中有数，按正式钢材的焊口，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，焊后焊接技师、焊接老师进行讲评。焊工模拟焊接，焊后焊接技师、焊接老师进行讲评。 模拟焊接模拟焊接焊接讲评焊接讲评 3 3、运用电脑模拟增强组装精度。由于本工程的所有、运用电脑模拟增强组装精度。由于本工程的所

27、有 构件均为弯扭的箱型构件，在构件均为弯扭的箱型构件，在C14C14下柱拼装时，通过电脑下柱拼装时，通过电脑 三维模拟构件组装以及电脑放样来提高焊前坡口质量。三维模拟构件组装以及电脑放样来提高焊前坡口质量。 全站仪定位全站仪定位电脑三维组装电脑三维组装 效果检查：焊工操作手法稳定；特殊钢焊接时焊工心效果检查：焊工操作手法稳定；特殊钢焊接时焊工心 中有数，不再惧怕；焊接前的坡口间隙、错边、垫板检查中有数，不再惧怕；焊接前的坡口间隙、错边、垫板检查 时时100100合格。合格。 1 1、C13C13下柱焊接时采取的是局部防风，其焊接区下柱焊接时采取的是局部防风，其焊接区 域风速超标，在域风速超标，

28、在C14C14下柱焊接时采取整体防风。下柱焊接时采取整体防风。 构件整体防风构件整体防风 （四）、改善施焊环境，搭设整体防风棚（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效果检查：在焊接区域抽查检测风速1010次，其风次，其风 速均在速均在1m/s1m/s左右，符合焊接时要求的风速。左右，符合焊接时要求的风速。 通过通过QCQC小组及参战职工的共同努力，小组及参战职工的共同努力，C14C14下柱焊接下柱焊接 顺利完成。经顺利完成。经UTUT检测和统计，检测和统计，C14C14下柱焊缝总长下柱焊缝总长 315.35m315.35m，焊缝一次合格长度，焊缝一次合格长度31

29、5.35-0.91=314.44m315.35-0.91=314.44m （其中（其中Q460EQ460E、GS-20Mn5VGS-20Mn5V焊接一次全部合格），焊接一次全部合格），C14C14下下 柱一次合格率为柱一次合格率为314.44/315.35=99.71%314.44/315.35=99.71%。较。较C13C13下柱的下柱的 焊缝一次合格率大有提高。焊缝一次合格率大有提高。 十、效果检查十、效果检查 C14C14下柱焊接结果统计表下柱焊接结果统计表 序序 号号 名称名称合计长度（合计长度（m m） 备注备注 C14C14下柱焊缝总长下柱焊缝总长315.35m315.35m 1

30、1夹渣夹渣0.040.04条状夹渣条状夹渣 2 2未熔合未熔合0.150.15 3 3气孔气孔0.20.2包括点状夹渣，一个缺陷按包括点状夹渣，一个缺陷按50mm50mm计算计算 4 4裂纹裂纹0 0 5 5咬边咬边0.130.13 6 6外观成型外观成型0.390.39包括未焊满包括未焊满 合计合计0.910.91 效果图效果图 89.32% 95% 99.71% C13C13下柱合格率下柱合格率制定目标合格率制定目标合格率C14C14下柱合格率下柱合格率 通过通过QCQC活动后的优质产品活动后的优质产品 通过通过QCQC活动后的优质产品活动后的优质产品 1 1、经济效益、经济效益 C14

31、C14下柱焊接工期的缩短下柱焊接工期的缩短1.51.5天及焊缝一次合格率天及焊缝一次合格率 的提高赢得明显的经济效益，节约成本的提高赢得明显的经济效益，节约成本4.84.8万元左右。万元左右。 在在C14C14下柱以后还有下柱以后还有C15C15、C16C16等共等共1616件上、下柱以件上、下柱以 及主桁架、次结构共及主桁架、次结构共4545榀，将节约成本榀，将节约成本167167万余元。万余元。 2 2、社会效益、社会效益 （1 1）由于）由于C14C14柱焊缝一次合格率的提高特别是柱焊缝一次合格率的提高特别是 Q460EQ460E钢、钢、GS-20Mn5VGS-20Mn5V铸钢焊接一次合格，得到国家焊铸钢焊接一次合格，得到国家焊 接专家及业主、监理的高度称赞，为企业提高了知名接专家及业主、监理的高度称赞，为企业提高了知名 度。且业主将原不包含在合同范围内的度。且业主将