5M1E分析法在CRC全自动焊焊接质量控制中的应用解析

5M1E分析法在CRC全自动焊

焊接质量限制中的应用

摘要：CRC自动焊技术采纳熔化极气体爱护焊方法，借助于机械和电气原理使焊接过程实现

全自动化和程序化操作，它具有焊接效率高、劳动强度依、焊接过程受人为因素影响小等特

点，在地势平坦、大口径、厚壁管道建设中优势明显，在国内外大口径长输管道建设项目中

都曾发挥过重要的作用，也以其稳定的表现，高效的施工速度，成熟的焊接工艺，骄人的焊

接质量，得到了许多国内外管道焊接施工单位的认可。一般认为造成质量的波动的缘由主要

有6个因素：人员、机器、材料、方法、测量、环境，由于这五个因素的英文名称的第一个

字母是M和E,所以常简称为5M1E。本文利用5M1E分析法全面分析了影响CRC自动焊焊接

质量的各个因素，从而为提高焊质量找寻有效途径。

关键词：5M1E分析法CRC全自动焊接焊接质量

CRC全自动气体爱护焊是美国CRC公司领先研制，弃于

1972年获得工业试验胜利，是一种高效的管道自动焊接系

统，整个系统由管道坡口机、内对口器和内焊机组合系统、

P260热焊机和P600外焊机组成，实现了从内部根焊到外焊

填盖的全自动焊接。中国石油自然气管道局第三工程分公司

曾在西气东输二线工程、中亚自然气管道AB线等多个国内

外重点管道项目中胜利运用该技术，得到了良好的表现和极

佳的口碑。从2013年至2014年上半年，在中亚自然气管道

C线哈萨克斯坦段管道建设项目中，也胜利的运用了CRC管

道全自动焊接工艺，并创建了一个又一个骄人的成果和记

录。

一、项目简介

中亚自然气C线管道全长1302.75km,管径1219nim,钢

材等级为X80,设计压力为9.81MPa,管道三公司担当哈萨

克斯坦江布尔和阿拉木图两个州共343.2km,其中包括19座

阀室、2座清管站。全线包括了山区、丘陵、沙漠、草原、

沼泽等困难施工地形，中型河流穿越1处、小型河流穿越45

处、水渠穿越52处，马路穿越23处、铁路穿越2处，地下

管道、光电缆穿越19处，架空高压线穿越12处，是全线施

工最难段，任务量占到了管道局中亚C线工程(哈国段)总

任务量的一半以上。中亚C线CRC全自动焊接机组面对着施

工工期紧、任务重、社会形势困难、天气多变的不利条件下,

仍旧迎难而上，通过在施工中不断学习、探讨探讨，采纳先

进的质量分析方法一一5M1E分析法，从多个方面全方位的进

行质量分析，总结出一整套CRC全自动焊焊接质量限制方法,

使焊接质量有了很大的提升。

二、5M1E分析法介绍

一般认为造成质量的波动的缘由主要有6个因素：人

(Man/Manpower)：操作者对质量的相识、技术娴熟程度、

身体状况等；机器(Machine)：机器设备、工夹具的精度和

维护保养状况等；材料(Material)：材料的成分、物理性

能和化学性能等；方法(Method)：这里包括加工工艺、工

装选择、操作规程等；测量(Measurem6nt)：测量时实行的

方法是否标准、正确；环境(Environment)：工作地的温度、

湿度、照明和清洁条件等。由于这五个因素的英文名称的第

一个字母是M和E,所以常简称为5M1E。在对质量缘由进行

因素分析时，通常运用鱼骨图的方法。鱼骨图是由日本管理

大师石川馨先生所独创出来的，故又名石川图或者“因果

图”。其特点是简捷好用，深化直观。它看上去有些象鱼骨,

问题或缺陷（即后果）标在“鱼头”外。在鱼骨上长出鱼刺，

上面按出现机会多寡列出产生生产问题的可能缘由，有助于

说明各个缘由之间如何相互影响。

三、影响焊接质量的因素分析以及对策

（-）人员

1、因素分析

在CRC全自动焊接中，焊接人员的操作在整个CRC焊接

质量管理因素中起着确定性的作用，人员的因素对焊接质量

造成的影响是最难驾驭、最难估计的。一般由操作人员限制

造成操作误差的主要缘由有：质量意识差、操作时马虎大意、

不遵守操作规程、操作技能低、技术不娴熟、以及由于工作

简洁重复而产生厌烦心情等。

(1)员工质量意识和责任心的水平差距很大，通常质

量意识强、责任心强的员工质量水平要高于相对较差的员

工；

(2)不同的焊接人员操作技能水平、技术娴熟程度、

对新设备的接受实力、对设备的疼惜程度等差距很大；

(3)员工遵守规章制度和操作规程的实力有所不同，

坏的操作习惯一旦形成很难变更；

(4)员工的思想的波动、心情的好坏也干脆影响着焊

接质量。

2、对策

(1)加强“质量第一、用户第一、下道工序是用户”

的质量意识教化，建立健全质量责任制。通过不断的质量培

训和宣贯，强化员工的质量意识，提高员工的责任心。

(2)通过员工技能培训和技术沟通，共同提高员工的

技术水平和娴熟程度，可以实行“走出去、请进来”的方式。

一是支配技术骨干到外部进行培训，回来后再对其它员工进

行再培训；二是聘请技术专家进行授课、现场技术指导，提

高整体水平；三是在施工中不断总结阅历，形成系统的资料。

(3)制定系统的管理制度，编写明确具体的操作流程。

在操作流程上明确出焊丝的干伸长度、导电嘴的伸出长度、

爱护气罩里的飞溅是否清理、导电嘴的更换、地线的搭接、

气体的更换、焊接电流电压、送丝速度等等可能影响质量的

因素，通过严格执行规章制度、按章操作，使员工养成良好

的操作习惯。

(4)加强对员工的思想状态的关注，通过工种间的人

员调整、工作阅历丰富化等方法，消退操作人员的厌烦心情;

充分发挥党、工、团组织的作用，通过建立“机组之家”、

给员工过生日、不遗余力帮助员工解决家庭的后顾之忧等方

式，消退长期在外施工对员工造成的思想的波动。

(5)通过广泛开展QC活动等群众性质量活动，充分发

挥广袤员工的主观能动性，促进自我提高和自我改进实力。

(-)设备

1、因素分析

CRC自动焊采纳CRCEVENS“IWM根焊+P260热焊+P600填

充、盖面”的方法进行主体管线的全位置下向焊接。全自动

内焊机IWM采纳8个枪头,焊接速度更快，P260、P600焊机

具备自动跟踪功能，焊接过程中可通过显示面板对两台焊机

的焊接参数进行监测，实现过程监控。

常见的由于设备问题影响焊接质量的因素主要有以下

几点：

(1)焊接电源发电不稳定，供电电压过低，简洁出现

熔池喷不开，不成形，对把无法起弧;

（2）频繁转场造成焊接设备电路安装接头不稳固；

（3）焊接设备在焊接中突然停弧；

（4）因电路缘由出现的气孔；

（5）因设备保养不到位缘由造成的其他故障；

2、对策

（1）针对焊接电源故障的解决方法：

a.查看供电电源、焊把线连接是否稳固，是否有松动

的现象；

b.检查焊车发电的频率、电压是否达到要求；

c.定期检查和保养发电设备，出现问题刚好处理，设

备不带病作业；

（2）针对设备电路安装不稳固造成的故障的解决方法

在中亚C线的实际施工中，由于设备板墙频繁转场，

须要常常重复自动焊设备拆卸和安装工作，安装过程中极有

可能出现电路接头安装不稳固的现象，可能引起质量问题，

主要表现为时焊枪在焊接过程中抬弧，干深过高，电弧不稳

定。针对该现象须要以下几种解决方法：

a.检查CPU至枪把链接线是否松动。

b.检查CPU至焊接小车连接中的电线组是否松动。

c.检查焊接小车两短线是否松动。

（3）设备在焊接中停弧

设备在焊接过程中出现停弧现象，这种现象对质量的

影响特别大，停弧会造成接头处焊接出现问题，同时为接下

来的打磨工作也会为质量状况埋下隐患。针对此问题的频繁

发生，可能产生的成因是CPU死机，焊机工作不正常或者死

机，可以运用以下的几种方法来解决：

a.因为天气燥热引起的死机，可以通过切断电源，从新

启动机器或者焊接设备。

b.刚好清理行走电机内的粉尘，飞溅，污垢等异物。

c.对存在问题的手控盒刚好更换，交予专业人员进行修

理。

(4)因电路缘由出现的气孔

在实际焊接中气孔是最简洁出现的一种焊接缺陷，产生

焊接气孔的成因多种多样，其中出现的因电路故障产生的气

孔也很常见，这种气孔的产生成因是电磁阀不工作，焊枪不

送气：

a.切断电源，从新启动CPU。

b.分别的运用手动和手控盒测试送气电磁阀是否正常

工作。

(5)因设备保养不到位引起的缺陷

焊接设备不刚好进行保养，很简洁引起各方面的缺陷，

所以设备的保养是特别重要的一个环节。

a.定时的清理焊接小车上的各种飞溅、灰尘等异物；

检查轨道是否完好，轨道表面、接头处是否有异物、突起等;

检查小车的行走电机齿轮是否有缺牙断齿；检查焊接小车上

的主动轮从动轮的松紧把手是否松紧适度；检查把手上的松

紧卡簧内是否稳固。

b.保持整机的部件整齐、紧固，无漏气、漏水、漏油

等现象；焊接电源保持良好的散热通风，绝缘性能良好、牢

靠；供气系统的电磁阀、气表密封完好，显示正常，气带与

快速接头的坚固；行走电机、齿轮卡簧的松紧度，各个按键

及附件的良好状态。

(三)材料

1、因素分析

CRC全自动焊主要材料是各种焊丝和爱护气体，因此从这

两个方面进行分析。

(1)全自动焊丝

CRC全自动焊接工艺不同，根焊，热焊和填盖所用的焊

接材料也不同。中亚C线管道工程所用管材钢号为X80钢。

根焊采纳AWSA5.18ER70S-G/ER70S-6C0.9MM焊丝,热焊

同样采纳AWSA5.18ER70S-G/ER70S-6C0.9MM焊丝,P600

填盖设备采纳AWSA5.28ER80S-GQ1.0MM焊丝。不同批次

焊丝性能也会有所差别，微小的变更也会对焊接质量产生确

定影响。

适的充材料Applicableconsumablematerial

AitBead根aRoot献Hot娴施Fill/Cap

|

期电号AWSSpec，AWSA5,I8AWSA5,I8AWSA5.28

类划ClassificationER70SGER70s4ER7CS@ER7阴ER84G

尺寸SizeQi).9mm00.9mm01.0mm

（2）焊接爱护气体

CRC全自动气保焊与其他传统焊接最大不同之处在于全

部工艺流程都离不开焊接气体的爱护，因此，气体的质量和

纯度就尤为重要。CRC全自动气保焊主要采纳75%Ar+25%C02

的混合气体、100%C02气、85%Ar+15%C02的混合气体等三种

不同的气体作爱护，电弧燃烧稳定，飞溅少，无需清渣，节

约了焊接时间，焊缝成形美观。

a.气体的纯度问题对焊接质量影响很大，气体纯度不足

极易引起密集气孔出现，这也是自动焊最常见的几种缺陷之

一。造成气体纯度不足的缘由可能是气体本身纯度不足，也

可能是由于气管断裂、接头松动等缘由造成的进入空气致使

气体纯度降低。

b.混合气体比例不正确简洁引起层间未熔合、气孔等缺

陷。氨气主要影响熔池的宽度，二氧化碳则影响熔池的深度,

氨气比例过高时，会出现熔宽过大熔深过小的问题，二氧化

碳比例高时，会出现熔宽过小熔深过大、焊接飞溅大、熔池

猛烈的问题，两种状况都易产生层间未熔，气孔等焊接缺陷!

2、对策

（1）焊丝回题造成的缺陷

针对焊接材料出现的问题，我们可以用以下几个方面来

实施管控：

a.做好记录工作，把项目部供应的每次焊接材料进行统

一记录，明确的记录焊材的型号和批次。

b.在实际的焊接施工中留意视察和分析，刚好的驾驭没

批焊材的运用时间和运用状况。

c.主动的沟通和联系检测探伤单位，刚好驾驭第一手材

料，刚好分析和解除焊丝影响焊接质量的状况。

d.严把材料到场验收关，每批次焊丝各种质量证明材料

是否齐全，是否刚好进行复检，复检结果是否合格，从源头

上把好关；同时严格依据规定对焊材进行储存和发放，并做

好具体记录。

（2）气体问题造成的缺陷

a.首先检查气带是否有破损，接头是否有松动，气体流

量表是否正常；其次，检查送气电磁阀是否因死机停止工作。

b.加强电焊工对焊接过程的监控，当焊接过程中出现异

样，刚好进行沟通和反馈，对出现问题的气体刚好进行更换。

c.对每个批次的气体进行细致的检验，存在问题的气体

确定不能用于施工现场。

（四）工艺方法

1、因素分析

(1)坡口加工质量

CRC全自动焊接采纳复合型坡口，坡口角度长度变更困

难，对CRC坡口机工作要求极高，微小的变更就可能引起未

熔、气孔等焊接缺陷。

(2)焊接预热温度和层间温度

X80钢具有含碳量高、强度高、脆性大的特点，对焊前

预热温度和层间温度要求比较高，否则极易出现焊接裂纹等

致命性缺陷。该工艺的预热温度为100℃——130。，，层间温

度为60℃——150℃o在哈萨克斯坦漫长冬季低温寒冷的条

件下，温度的限制成为影响焊接质量最重要的因素之一。

(3)焊接参数

CRC全自动焊自动化水平高，基本上实现了自动化，但

是设备只能依据预设的送丝速度、电压、电流、行走速度等

各种参数进行焊接，所以对焊接参数的设定要求特别高，焊

接参数设置不合适简洁出现各种各样的焊接缺陷。

2、对策

(1)对管材坡口的要求和坡口机运行的质量限制

a.坡口加工前对管口的椭圆度、垂直度等参数进行检

查，严格依据坡口加工作业指导书的要求进行坡口加工，依

据相关规范或标准对坡口各部分尺寸进行检查，不符合要求

的须要重新加工，直至达到要求。

b.为了确保坡口加工的精度，将加工0°钝边和5°斜

面的刀片固定在同一个刀杆上，加工45°斜面和37.5。斜

面的刀片则分别固定在另外两个不同的刀杆上，使整个转动

的刀盘受力匀称，提高了加工精度，简化了车刀调试的步骤。

通向坡口机的触管

c.坡口时常常会出现“跳刀”现象，也就是在管口上坡

出一道深长地沟壑，同时凹槽架还会变动。细致分析缘由后

发觉是由于导向滚轮下面固定螺丝常常松动，造成导向滚轮

跳动，从而引起坡口加工缺陷。发觉问题后，我们经过细致

探讨了，发觉只须要在导向轮下发铁块和固定螺丝之间增加

垫片，填满空隙，导向滚轮就不简洁跳动了，解决了这一问

题。

d.提高坡口加工人员的技术水平和责任心，是解决这

一问题的根本方法。

(2)焊接预热温度和层间温度的限制

a.焊前预热采纳中频加热器进行加热，中频加热器的优

点在于预热快，预热温度可以进行设定，预热匀称。

b.冬季施工外界环境温度过低，焊口热量流失快，易产

生裂纹。解决这一问题的方法：一是合理支配前后工序，保

证各遍焊接工序能够连接紧密，不出现落口的现象；二是一

旦出现落口的现象，支配专人对无人焊接的焊口进行火焰加

热，保持焊口温度。

(3)焊接参数的设定

a.聘请专家或厂家技术人员对现场进行指导，依据不同

的条件进行焊接参数设定。

b.通过多次试焊，记录不同参数设定条件下的焊接结

果，找寻最合格率最高的焊接参数。

c.通过对不同工况条件下的参数进行记录，建立数据

库，随时依据外界条件的变更进行参数的调整。

(五)测量

1、缘由分析

由于测量因素也简洁造成的缺陷产生，主要有三方面缘

由：

(1)操作人员或质检员测量方法和水平，可以干脆影

响到测量的精确程度。一名富有阅历的员工确定比一名刚从

事测量工作的员工具有更高的专业素养和技术水平，测量的

效果也不同。

(2)配备的测量工器具数量和型号是否能够满意现场

需求，是否经过定期校验，都可能造成结果的偏差。现场没

有配备足够的测量工具，操作人员将无法刚好进行监控，从

而存在严峻的质量隐患

(3)质检人员的责任心问题干脆影响测量效果，有什

么样的责任心就有什么样的质量。

2、对策

(1)加强共质检员和操作人员的技术培训工作，使其

能够数量驾驭各种计量器具的运用。

(2)现场配备能够满意需求的检测工器具，并且按规

定按时进行检验。

(3)通过多种形式，不断提高员工的责任心和质量意

识，树立“质量第一”的观念。

(六)环境

1、缘由分析

（1）环境温度的影响

由于X80钢脆性较高，对温度要求较高，在冬季环境温

度下，假如不实行措施，简洁产生裂纹等缺陷，严峻的干脆

会造成焊口断裂。一般认为只要措施到位、设备运转正常，

在环境温度不低于-309时，均可以正常施工。

（2）环境湿度的影响

当换进湿度〉90%RH时，潮湿的空气简洁造成焊丝表面

快速氧化生锈，简洁产生夹渣等缺陷；母材表面湿度过大，

假如不做处理也简洁产生裂纹、气孔等缺陷。

（3）风力的影响

由于CRC全自动焊接采纳气体爱护工艺，因此受风力影

响极大，允许焊接的条件为三2m/S。在哈斯克斯坦广袤的高

原荒漠地带，风力超过要求是常有的事情，因此必需实行防

风措施，防风措施不到位最简洁引起气孔等缺陷。

2、对策

（1）采纳防风保温棚，在防风棚的四周加装保温材料,

做好棚子的密封和保温工作，一方面可以在环境温度过低的

状况下，起到确定保温作用，一方面又可以起到有效的防风

效果。

（2）焊接之前细致检查