H型钢结构焊接变形的控制(QC)

1呼市东区集中供热工程金桥热源厂工程QC小组活动成果报告课题名称：H型钢结构焊接变形的施工质量控制2009年11月10日2一、工程概况1.工程总介序号项目内容1工程名称呼市东区集中供热金桥热源厂土建工程及安装工程三标段2招标单位呼和浩特市城发投资经营有限责任公司3设计单位中国市政工程华北设计研究总院4建设地点呼和浩特市赛罕区西把栅乡辛家营村5建筑面积总建筑面积9499.26m26资金来源自筹7工期要求计划工期174日历天，计划开工日期：2009年4月10日；计划竣工日期：2009年9月30日。8质量标准符合国家验评合格标准9使用功能集中供热2、轻钢结构主体概况干煤棚为轻钢结构，总长219米，跨度为33米。钢屋架脊高12米。钢结构的钢板及型钢为Q345B，焊条为E50系列焊条。对接焊缝的焊缝质量不低于二级，刚架构件的翼缘与端板的连接采用全焊透对接焊缝。二、小组概况1、小组名称：中冶京唐一公司呼市金桥热源厂QC小组2、小组注册时间：2009年8月3、小组注册编号：QC.09.08.054、小组成员自然状况（见表一）：表一小组成员自然状况表序号姓名性别文化程度职务组内职务1周奇男大本项目经理组长2马俊杰男大本项目副总工副组长3王钦祥男中专工程经理副组长4李峥男大本质量管理组员5何昌蛟男中专施工员组员36苏文俭男中专电焊组员刘波男中专班长组员1、小组活动时间：2009年8月至2009年10月2、小组活动次数：8次3、小组成员活动出勤率：95%4、小组成员受TQC教育时间：30h/人5、活动课题：H型钢结构变形的控制6、发表人：马俊杰二、选题理由H型钢通常起承载和支撑作用，设计对钢结构的要求很高，因为钢结构的质量不仅影响到其它工序，而且对整体工程质量起着十分重要作用，同时在安全方面也起着十分重要的作用。在呼市金桥热源厂三标段钢结构制作施工过程中，特别是在气割下料或焊接时，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，这种情况是施工单位所最不想看到的。施工之前，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，想办法控制由于焊接所产生的残余应力，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。为此我们QC小组把“H型钢制作变形控制”作为此次小组活动的课题”，并希望能够通过此次活动使钢结构制造质量达到设4计要求。三、现状调查现状调查是解决问题的出发点,了解现状，找到现实状况与设计要求的差距，也就找到了本次活动的要解决问题的关键。通过对以往施工经验的总结，用数据说话，便可能找到解决问题的关键，并为确定目标打下基础，也可以为效果检查提供参照数据。为此，小组对以往制作的钢结构进行调查,并将所出现的问题进行分类，并列调查表（见表2）：表2钢结构制作质量问题调查表序号问题频数（处）累计频数累计百分比1焊接顺序不当及焊接方法151548.4%2焊接质量未达到要求82374.2%3下料方法不当42787.1%4卡具使用方法不当22993.5%5其它231100%合计31调查人：何昌蛟数据汇总：何昌蛟时间：2009年8月1日～15日以上问题及其数量均是从以往施工记录和质量检查记录中整理出来的，而且钢结构的结构形式、材料、结构尺寸、强度要求以及变形量和此次工程设计要求基本相同，只是在工程量上比较大，因此对这次钢结构制作，特别是防止钢结构制作变形有着重5要的指导意义，可供借鉴。调查结果：从排列图上可以看出，钢结构制作的主要问题是焊接顺序和方法不当、焊接质量未达到要求、下料方法不合适、焊接卡具使用不好以及其他原因等构成钢结构制作过程中出现了质量问题。此外,小组成员对施工现场进行了实际考察，包括对成形后的结构件的摆放以及防护等都进行了考虑。小组根据调查表作出了钢结构制作质量问题排列图（见图1）：图1钢结构制作质量问题排列图从排列图中我们明显可以看出，影响钢结构制作质量的主要问题是：焊接顺序及方法不当,此类问题占钢结构制作质量所有问题的48％，占质量问题的第一位，所以在此次钢结构的制作中，31频数N=31累100计百分数(%)158422焊接不当0焊接质量下料方法夹具使用其他6必须十分重视焊接顺序和方法问题，要根据设计要求，对焊接顺序和方法上适当进行调整，使之能够达到设计要求，这也就是我们小组这次活动确定的主攻方向。四、目标确定及可行性分析1、目标确定经过以往记录统计，钢结构变形超达18％，均需要经过校正才能合格，因此对施工进度和施工质量影响很大，也在人力和物力上造成很大的浪费，增加工程成本，对工期也产生影响，大家经过多次反复讨论研究后表示，钢结构是这次施工的重要工序，而且工程量很大对整个工程的影响也很大，因此我们一定要把钢结构制作过程中的变形控制在最低，最后把目标确定为≤6％。下面是目标活动柱状图（见图2）：问题数18％6％0活动前目标图2活动目标柱状图72可行性分析（1）人员能力我小组成员的平均文化水平和专业理论较高，其中有相当人员从事过钢结构工程项目的施工和管理，由于参与和经历的项目比较多，因此在这方面积累的经验也比较丰富，以往有很多经验的和做法对这次施工都可以借鉴。（2）公司长期从事新建、扩建和技措改造等重大工程项目的施工,其中包括钢结构施工，在焊接、吊装以及相关的工艺装备齐全，并在同行业当中具有领先水平，其机具、设备能力完全能够满足生产施工的需要。（3）施工作业人员的生产操作技能大多数都能胜任本岗位生产施工，还有相当一部分人员具有较高的技术水平和实际操作能力,并在许多技术比赛中获奖，取得很好的名次，而且有多名技师在焊接理论上有相当的水平。（4）公司建立了质量管理体系，施工过程管理得到了加强，每个工程都制定质量目标，从施工过程策划及施工方案的编制；从材料入场检验到施工过程检验，包括自检、互检和专职检查，以及工序交接均严格按照规定进行控制，包括工序中的标识和确认等，为钢结构制作质量提供了保障。（5）由于市场经济竞争更加剧烈，公司员工的忧患意识、质量意识、顾客意识不断增强，员工更加爱岗敬业，把公司的经济效益以及公司的生存和发展与本人的切身利益紧密的联系在一起，工作责任心大大提高。8（6）各分公司不断完善经济管理制度，特别是对质量的考核力度不断加大，大力提倡和表杨质量好、效率高的优秀员工和施工单位，对在质量上做出突出贡献的进行奖励，对工作失误而造成损失的进行罚款。五、原因分析在工程开工前，小组召开会议，同时把施工单位的施工员质检员聚集在一起，就钢结构制作质量问题展开讨论，一起研究和探讨由于焊接顺序和方法不当而造成的不合格，大家广开言论，各抒己见，最终找到产生质量问题的要因，通过记录整理，绘制出钢结构制作变形不合格的因果分析图（见图3）：人机料钢焊速不稳翼板易变形过烧火烧不透应力变形大结构受热不匀夹具使用不当○焊接电流或电压不稳线收缩大制作焊接技能差○工作责任心差结构变局部加热不匀断弧夹渣形因果焊接顺序和方法不当○湿度发生变化加工平台搭设不稳钢板下料不当○法环图3钢结构制作结构变形因果分析图9通过因果图分析,明确了钢结构发生变形的主要原因是：（1）焊接顺序和方法不正确；（2）焊工技术达不到要求；（3）下料不当；（4）夹具使用不当。六、制定对策根据我们所遭到的原因,按照5W1H的方法制定了如下对策（见表3）：表3钢结构制作变形对策表序号要因对策目标措施地点时间负责人1焊接方法不当根据结构技术条件要求重新制订焊接顺序和焊接前反变行。保证构件受热均匀采用分中对称焊法和焊前反变形预制场2009年8月～9月何昌蛟2焊接技术达不到要求对部分焊工进行焊接技术培训，针对结构焊接进行技能训练。提高部分焊工的技术理论水平和实际操作技能由高级技师进行有针对性训练，进行理论和实际能力考核。预制场2009年8月～9月刘波3下料方法不当。根据具体图纸要求和安装需要，重新制订制作工艺。使板材不变性，达到规定要求。使用双火焰法同时切割。预制场2009年8月～9月李峥104专用夹具使用不当。对夹具的使用进行指导。防止焊接过程中的变形。将卡具用到适当的位置。预制场2009年8月～9月。何昌蛟七、对策实施1、重新制订焊接方法。﹡采用分中对称焊法，及用两名电焊工在构件两端同时相向或相反方向施焊；﹡在对称位置上采用相同电流和电压；﹡要特别注意，两个焊工进行焊接时，其焊接速度一定要保持一致；﹡从中间向外分段焊接以减少局部过热的不均匀性和不对称性，从而控制焊件的变形。﹡图B所示为H形梁采用焊条手弧焊腹板与翼板两层对称焊接顺序。焊接中采用分段退焊，每段长1m左右。11图B﹡采用焊接前反变形法。根据焊接生产中已经发生的变形规律，在焊前或未装配时，先将焊件人为地制成一个变形，使焊件的变形方向相反、变形量相等。图G所示为Y形坡口单面对接焊反变形的示意。图G（a）是焊前经试板测试得出的变形量，图G(b)是根据测试的结果在焊件下部预先加了一块垫铁，使其产生的反变形量与预先测试的结果一样，焊后变形量可基本抵消。这是一种最常用也是最基本的反变形方法。图GY形坡口单面对接焊反变形示意12从材料变形程度分反变形法包括有塑性反变形法和弹性反变形法；从加工阶段分为下料反变形法和焊接变形法。图H所示为塑性变形法的举例。图H(a)是经测试得出翼板焊后的变形量；图H(b)预先根据测出的变形量进行永久反变形，这种反变形只有通过焊缝的不均匀收缩产生的角变形才能相互抵消。对于难以进行塑性变形的钢结构，应采用刚性固定，控制焊接变形。2、在施工之前对焊工进行培训在施工之前,对焊工进行有针对性的培训,让有经验丰富的老技师进行示范，并进行以下方面的内容和要求：﹡焊接过程中要掌握正确焊接顺序；﹡在焊接之前，要按照焊接工艺文件的有关规定，调整好焊接参数，如电流和电压，要在要求范围之内，不能过大或过小；3、重新制订下料方案（a)测试结果（b)翼板反变形（C)焊接顺序图H焊接工字钢反变形142313﹡采用双火焰法；﹡板两侧同时切割；﹡双火焰的热度或者说热能量要保持相对一致；4、合理使用夹具，所谓合理就是在进行焊件组对夹合时，要夹的位置和夹紧力要合适。根据中性轴原理，焊缝纵向变形，采用适当的方法，将两块一般用U型夹子加紧，十分有效。八、效果检查对策实施后,小组在施工的每个阶段按照对策表的要求,分别对每个要因的实施效果进行核查落实，对变形量进行了统计，验证对策的正确性及可行性并将最终结果进行记录。通过小组活动使本次干煤棚轻钢结构制作质量达到了标准要求，变形量控制在规定范围之内，且由原来的18％降到了现在的4.6％，实现了本次活动确定的质量目标。下面使本次小组活动的目标完成情况柱状图（见图6）：变形量（％）186144.6活动前目标值活动后制图：时间：2009年9月13日图6钢结构制作变形量目标完成情况柱状图干煤棚轻钢钢结构厂房制作工程量较大，由于领导的重视和广大参战员工的积极努力，特别是由于我们小组全体成员的共同努力，使钢结构制作质量达到了预期的效果，受到了工程监理和质量监督站的认可和好评。九、巩固措施和标准化经过后期工序的继续施工，证明此次小组针对钢结构制作所采取的措施是有效的，避免了钢结构制作的变形,达到的标准规定要求。干煤棚轻钢钢结构厂房制作成功，顺利的完成了工序交接，同时也为整个工程安装的圆满完成奠定了基础。因为今后类似的工程还会很多，因此小组对已经取得的成果制定了巩固措施，并将已经成熟的施工方法固定下来，这样做既可为公司钢结构制作经验的积累，也可以防止今后类似不合格的发生。巩固措施及标准化包括：1、经过项目部的认可，将钢结构制作的焊接方法、下料艺以及夹具的使等有效的做法，通过工艺技术文件、施工技术措施和作业指导书的形式固定下来。2、坚持每月质量例会制度，针对具体施工项目进行质量教育，15不断增强每个员工的质量意识3、每项工程开工前，认真做好检验计划，