钢氩加电焊接质量控制――QC

青海省电力公司2010年QC成果发布会交流材料江苏南通吕四项目部焊接工地QC小组发布人：罗启云2009年12月江苏大唐国际吕四港电厂一期工程，为4台660MW超超临界机组，锅炉为哈尔滨锅炉厂生产，锅炉蒸发量2000吨，工作压力26.15Mpa。我公司承建4#锅炉的安装任务。该锅炉过热器、再热器系统大部分管子采用新型耐热钢—SA213T91（以下简称T91钢），此钢种虽然已应用多年，但本工程为厚壁小径管，焊口数量多，并且按照规程要求，焊接时必须采用氩加电焊接工艺，安装难度较大，因此保证T91钢的焊接质量对整台锅炉的安装质量非常关键。小组的本次活动就是围绕保证T91钢现场焊接质量而展开。课题背景一、QC小组简介小组名称青海火电江苏吕四项目焊接工地QC小组成立时间2009.03.15课题名称SA213T91钢氩加电焊接质量控制注册号QHG2009-016小组格言立足现场实际攻克技术难题小组类型现场型活动周期2009.04—2009.11共活动6次TQM教育时间120小时使用工具调查表、排列图、因果图、对策表、系统图序号组内职务姓名性别职称小组分工职务1组长宋仁明男工程师方案策划专业公司专责2副组长李青华男技师现场协调现场焊接主任3组员李富雄男技师质量监督检查质检员4组员罗启云男助理工程师数据整理现场焊接技术员5组员韩忠明男助理工程师数据整理现场焊接技术员6组员孙敬雨男Ⅰ类焊工方案实施专项焊工7组员张颜良男Ⅰ类焊工方案实施专项焊工8组员党海兵男Ⅰ类焊工方案实施专项焊工9组员王俊强男Ⅰ类焊工方案实施专项焊工为什么选择这个课题呢？1.江苏大唐吕四港电厂4#锅炉安装是我公司承接的首台660MW超超临界机组工程，同时，对于T91钢采用氩加电焊接工艺尚属我公司首例。本工程中T91钢采用氩加电工艺的焊口共计4133只，规格多，焊接位置困难，焊口均布置在锅炉过热系统和再热系统。2.为保证这些焊口的焊接质量，我们成立了QC小组，并选择《SA213T91钢氩加电焊接质量控制》为活动课题。2009年7月初，小组针对T91钢采用氩加电焊接工艺，模拟现场实际位置，组织十名焊工进行了专项焊接培训、考试和焊前练习，共练习焊口96只。由江南金陵检测公司（本工程第三方检测机构）依次全部进行了X射线检测。经对焊缝外观和底片上的缺陷进行统计，96只焊口中有9只不合格（焊口探伤一次合格率为90.6%），不合格焊口上的缺陷共计36点，按照缺陷性质统计结果如表1。我们对统计表中的缺陷频数进行了排列，形成排列图,如图1所示。3691.72819累计频数气孔夹渣根部氧化内凹缺陷性质1008.33491.713.95377.8259252.852.8191累计频率%频率%频数(点）序号表1不合格焊缝缺陷统计表制表：罗启云时间：2009年7月14日36合计备注制图人：罗启云日期：2009年7月14日从排列图中我们可以看出，焊缝“内凹”缺陷占全部缺陷的52.8%，是我们小组本次课题所要解决的主要问题。小组成员就产生内凹缺陷的原因,组织小组成员多次召开了活动，进行了评判和确诊，分析了产生的机理。频数（点）N=36累计频率(%)内凹夹渣气孔根部氧化20406080100图1不合格焊缝缺陷排列图36322824128420161995352.8%77.8%91.7%00严格控制焊接过程，消除T91钢的焊缝内凹缺陷。提高焊接一次合格率，达到本工程设定的质量目标：焊口一次合格率98%以上，并降低焊接成本。目标1目标20102030405060708090100活动实施前目标值90.6%98%1.我公司现已完成T91钢的焊接工艺评定，有能力进行T91钢的焊接。2.本小组部分成员参与了我公司T91钢焊接工艺评定制定的全过程，能够胜任T91钢小径管的焊接。在正式施焊前进行具体的现场模拟练习，熟练焊接工艺，能够确保焊接质量。3.公司、项目部对本小组从人力和物力上都给予了大力的支持，为我们小组创造了良好的练习和培训条件。经过分析，我们确定的目标是可行的，是可以实现的。上级支持小组能力现状调查目标可行性分析设备老化充氩装置不合理机T91钢属空冷马氏体钢，被称为改良型或改进性的9Cr-1Mo钢，组织为马氏体，具有相当高的空冷特性，合金元素总含量10.43%，熔池铁水粘稠，流动性差，相对其它合金钢焊接来说，操作不容易被掌握。焊接过程中须经焊前预热并保持一定的层间温度、焊后进行后热及热处理；同时，T91钢在高温下极易氧化氩弧焊打底时，焊缝背面需要充氩保护，因此，焊接操作过程中稍不注意就容易出现内凹现象。小组成员采用“头脑风暴法”对焊缝内凹缺陷产生的原因进行了分析，绘制了“产生T91钢焊接内凹缺陷因果图”，列出了9条末端原因。如下：料焊材质量差氩气质量差图2产生T91钢焊接内凹缺陷因果图制图人：罗启云日期：2009年7月14日法对口质量不符合要求充氩方法不正确焊接位置困难环人焊工操作技术不熟练责任心不强产生T91钢焊接内凹缺陷序号末端原因调查方式验证情况结论1焊工操作技术不熟练调查分析T91钢是新型的锅炉耐热用钢，在火力发电厂只用于过热器系统和再热器系统部分管道中，国内各电建单位的焊接人员接触少，焊工对其焊接性能掌握不多，操作熟练程度不过关，因此，焊接操作过程中有一定的难度。要因2责任心不强调查分析在本工程中调派了公司内技术过硬，经验丰富的高压焊工（Ⅰ类焊工），培训了此钢材的焊接。焊口数不多，计划每天完成数量是有规定的。不会出现疲劳作战现象，而影响焊接质量。非要因制表人：罗启云日期：2009年7月14日人的因素序号末端原因调查方式验证情况结论3设备陈旧现场调查在本工程中公司为了焊接施工的需要，新购置了一批成都川焊生产的新式WS-400系列的逆变电焊机，其电流调节、电流稳定性、电弧电压均能满足使用要求；热处理温控箱采用TCS-Ⅰ-240型，表计都经过表计专业校验部门校验，都且都在有效期内，热处理各项参数自动控制。从而有效地保证了焊接质量。非要因4充氩装置不合理现场调查根据T91钢焊接性能的特殊要求，小组成员制作了各种材料小型的充氩装置，发现未能满足坡口充氩焊接时最后封口处的氩气保护要求，致使封口接头产生内凹缺陷。要因制表人：罗启云日期：2009年7月14日机械的因素序号末端原因调查方式验证情况结论5氩气质量差现场调查每一批氩气都要求附有相关部门的质量合格证明书，每一瓶氩气在焊接使用前都进行现场实验，没有异常时才应用到正式焊接当中，确保了所用氩气的质量。非要因6焊材质量差调查分析在本工程我公司引进采购了国际焊接材料生产知名企业瑞士奥林康公司生产的焊接材料，每种焊接材料的应用都有可信的实验数据和证明性材料。因此，焊材质量符合要求。非要因材料的因素制表人：罗启云日期：2009年7月14日方法的因素序号末端原因调查方式验证情况结论7充氩方法不正确现场调查T91钢焊接时，焊缝背面要进行充氩保护，充氩时待氩气充满气室后，将充氩软管从焊缝中拔出后再进行焊接，这样，在焊接过程中，氩气从焊缝中溢出，尤其是在打底收弧处更无法起到对焊缝的保护作用，因此，很容易形成内凹缺陷。要因8对口质量不符合要求现场调查我们对于焊前检查向每一位焊工都进行了详细的交底，包括坡口打磨和对口间隙等，并安排质检人员进行现场监督，保证了对口质量。非要因制表人：罗启云日期：2009年7月14日1.焊工操作技术不熟练2.充氩装置不合理3.充氩方法不正确序号末端原因调查方式验证情况结论9焊接位置困难现场调查本机组中T91钢主要应用于过热器蛇形管排，管排之间的最小间距为333.75mm,能容纳一个人正常运作，焊口位置为横焊，因此，不存在焊接位置困难的现象。非要因环境的因素通过要因确认我们得出结论T91钢焊接内凹缺陷制表人：罗启云日期：2009年7月14日序号要因对策目标具体措施实施人检查人完成时间1焊工技术不熟练施焊前，小组模拟现场位置对焊工进行两周的专项上岗培训，保证每人每天至少四道口，练习时采用正式焊接所用的钢材、焊材。保证每个焊工熟练掌握T91钢焊接操作技术。1、模拟练习前，小组技术人员编写了《T91钢焊接作业指导书》，并通过相关部门的审批。2、施焊前对焊工进行全面的焊接工艺交底,强调焊接工艺纪律和具体操作要领。3、上岗前对进行实际操作考试，合格后方可施焊。罗启云李富雄宋仁明7月10日～7月25日2充氩装置不合理利用φ6×1～1.5mm、长为100～130mm铜管制作坡口充氩装置。确保焊缝根部充氩流量均匀1、采用铜管制作充氩装置，将铜管前端凿平并封死，成楔子状，防止前端漏氩。2、将铜管前端表面打1～1.5mm的梅花状小孔，越多越好，保证充氩均匀。孙敬雨张颜良王俊强党海兵罗启云7月10日～7月25日3充氩方法不正确改变以往的充氩方式。确保焊缝氩气保护效果良好将充氩装置插入焊缝内，待氩气充满气室后，用耐高温胶带坡口封闭。在焊接过程中，逐渐将耐高温胶带撕开，打底封口时，缓慢将充氩装置拔出。孙敬雨张颜良王俊强党海兵李富雄7月10日～7月25日制表人：罗启云日期：2009年7月16日根据对策表中的措施,每项措施由专人负责，要求在规定的时间内完成,由QC小组组长负责指挥和监督，真正把每一项措施落实到实处。实施一：针对焊工技术不熟练7月13日小组技术员罗启云完成了《T91钢焊接作业指导书》的编写，并在7月16日对全体参与T91钢焊接的10名焊工进行了技术交底，强调了焊接工艺纪律和具体操作要领。结论：通过现场的理论和实际的培训，小组成员对T91钢的焊接实际操作技能水平都有了很大的进步。10名焊工全部考试合格上岗。现场焊接上岗练习实施二：针对充氩装置不合理小组成员按照制定的措施，采用铜管重新制作了充氩装置，并在现场培训间进行了试验，合格后投入到实际应用。结论：充氩装置的改进，从根本上改变了焊缝根部充氩不均匀的状态，保证了T91钢的焊接质量。充氩装置试验实施三：针对充氩方法不正确小组成员在实际焊接操作中，对充氩方法进行反复试验，最终确定在坡口充氩时，管子内部用水溶纸封堵，将充氩装置插入焊缝内，待氩气充满气室后坡口处用耐高温胶带对三分之二的坡口封堵，打底封口时，缓慢将冲压装置拔出。结论：通过充氩方式的改变，小组成员有效有效地克服了焊缝根部内凹缺陷。充氩装置使用焊口点固焊接现场安装焊接(一)现场安装焊接(二)2009年7月底T91钢焊口安装开始。经过培训合格的10名焊工全部上岗施焊，我们按照对策表中的措施严格进行控制，焊接质量明显提高。9月19日，所有焊口焊接工作结束。焊缝外观优良率100%，焊口探伤一次合格率达到98.2%。为检查实施效果，特绘出实施前后的效果对比表：时间焊口数检验数合格数合格率（%）不合格数不合格率（%）实施前96968790.699.4实施后41334133405798.2767.8制表人：罗启云日期：2009年9月30日表3效果对比表对策实施后的焊缝外观T91钢无损检测一次合格率90.69898.286889092949698100活动实施前目标值活动实施后图3效果对比图从表3中可以看出，实施对策后焊口合格率为98.2%，比实施前提高了7.6个百分点，小组完成了指标，达到了本次QC活动的预期目标。经济效益按照活动前的合格率，我们完成4133只焊口会出现388只不合格焊口。经过此次活动，出现的不合格焊口76只。可以看出，通过计算我们可以得出，我们此次QC活动取得的经济效益。T91钢单口返工费用焊口处理人工（元/口）设备台班费用（元/台班）工器具、材料（元/口）探伤费用（元/口）合计（元/口）2808511480559表4焊口返工费用估算表559×（388-76）=174408元制表人：罗启云日期：2009年10月2日无形效果此次QC活动的成功，保证了大唐吕四港电厂4#锅炉T91钢焊口质量，为4#炉水压试验的一次成功和将来机组达标、创优提供了保障。同时对于公司今后在超超临界机组施工中的焊接工作积累了丰富的经验。通过开展活动，QC小组掌握了SA213T91钢采用氩加电焊接工艺的焊接特性和焊接施工过程中的质量控制要点，并且准备将此工艺形成公司《SA213T