铜镍合金设备制作质量的保证.ppt

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252.5铜镍合金管。,二、选题理由,1南京烷基苯厂以前像这样的有色金属设备均依靠进口，代价很高；国内现能制造这种材质设备的厂家仅有几家，我厂有幸能制作此种材质的设备，这是一个很好的学习机会；,2铜镍合金材质的设备制造，我厂是第一次，选此台设备制作作为QC小组的研究课题有一定的挑战性；,3公司2002年质量管理体系实施2000版ISO9000族认证和ASME取证，为确保公司“行国际标准，履神圣诺言，创行业先行，为顾客满意”的质量方针的贯彻实施；,4为向业主提供满意的优质产品，取得良好信誉，确保本设备制作优良，故选定“铜镍合金U型换热器制作质量的保证”为本次QC小组的课题。,三、QC小组情况,3.1基本情况,1、厂部于2002年5月8日成立QC小组，并经公司质量监督管理部登记注册（注册号为07机012002），针对本次活动课题确定QC小组类型为现场型。,2、QC小组基本情况：,QC小组由厂长担任组长，总工程师担任技术顾问，技术人员、质量检查人员及有经验的技术工人10人组成，详见下表,3.2、QC小组的活动要求,1、QC小组组织开展全面质量管理（TQM）的学习，小组成员接受再次教育，每个人TQM受教育时间在60小时以上。,2、QC小组每月活动一次，不定期对新出现的问题进行专题讨论，小组成员均要参加每次活动，并做好活动记录。,3、由于材料特殊，工艺特别，干的过程细心观察，并对每一次可能出现的问题考虑充分，集思广益，以求每一步都是经过深思熟虑的。,4、QC小组成员分工负责材料验收、弯管制作、孔板加工、管子胀接、焊接等主要方面可能出现的不稳定因素按PDCA循环进行调查分析，制作对策措施，组织实施，并进行检查与总结。,序号,姓名,年龄,文化程度,职务,职称,小组职务,活动情况,1,胡 荣,38,大专,厂长,工程师,组长,TQM教育平均接受60小时。,本次活动出勤率为人民服务100,活动次数为8次。,2,巫建苏,54,本科,副厂长,总工程师,顾问,3,许其星,30,本科,技术科长,工程师,组员,4,蒋金荣,40,大专,检验科长,工程师,组员,5,喻金贵,53,中专,焊接检查员,助工,组员,6,陈清元,46,高中,车间主任,技师,组员,7,李福全,52,高中,加工班主任,技工,组员,8,孙 燕,36,大专,材料工程师,工程师,组员,9,秦茂宝,37,初中,焊接工人,技工,组员,10,孙本军,28,高中,管道工人,技工,组员,QC小组成员简介,四、现状分析,换热器制作已是我厂目前的主要工程，U型换热器是一种新型的换热器，管子的两端固定在同一管板上，因此每根管子可以自由伸缩，而与其它管子和壳体均无关。这种形式的换热器适合高温和高压场合。南京烷基苯厂的E401、E410两台铜镍合金U型换热器，其壳程工作介质为苯、氟化氢，管程工作介质为水，而氟化氢一旦遇到水会变成氢氟酸，它的腐蚀性极强，能在极短的时间内将普通低合金钢材料腐蚀殆尽。因此，QC小组成员研究决定，合理分工，各负其责，从材料、管板加工、弯管制作、换热管与管板强度胀和强度焊五方面分析原因，确定主要原因如下：,原因一：,材料：铜镍合金是一种高耐蚀性能的材料，主要化学成分为Cu65，Ni29.0-33.0，Fe0.4-1.0，Zn1.0，Mn1.0，由孙燕同志负责对材料进行化学成分和机械性能复验，且对换热管内径、壁厚进行了细致的测量，为以后换热管的胀接准备原始数据。,由于检查到位，故不作本次QC小组控制的重点。,原因二：,弯管制作：U型换热器U型换热管的制作是重点，为确保制作质量，由孙本军和陈清元设计加工弯管胎具，并保证换热管表面不被磨损，采取了一系列措施；尤其是R52.8mm和R=54mm两种规格U型管的椭圆度和减薄量的保证，我们进行了充分的试验，正式弯管时着重注意用无棱角砂、内衬布、砂装实这些方面，最终保证了椭圆度15%减薄量0.375mm，且能用15mm的钢球通过。所有的换热管煨弯后都进行了消除应力的热处理。,此原因为主要原因，由于事先进行了充分的准备，故此次活动不作为关键加以控制。,原因三：,管板加工：管板为双面复合B3011材料，此材料吸油性强，公司重新购置了一台新钻床，派技术精湛的操作工王永伦事先熟悉新床子的特性，并且调试正常，正式操作时采用液体肥皂作润滑剂。为了保证孔的尺寸符合规范25.25，专门制作一个一头为,25.25mm，另一头为25.40mm的通止规，钻好一个孔检查一个并用不干胶纸封盖住，为便于换热管的穿管，钻孔后须铰孔且孔的两端倒130角。,为了保证管板钻孔后96%的管桥宽度5.38mm，允许的最小管桥宽度为3.25mm，且不超过5个。专门用电脑排板制作一块与管板一样大小的模板，并将所钻孔的公差在模板上用样铳眼标出，正式加工时将模板覆盖在管板上加工，这样就确保了管桥宽度不超差。,此为主要原因，由于操作工技术熟练且检查到位，故不作此次QC小组活动控制的重点。,原因四：,胀管：换热管与管板间的强度胀胀接质量的好坏直接影响整台设备的使用寿命，因此，胀管是这两台设备的核心。我们在正式胀管前进行了模拟试验，并对胀管后的贴合情况进行解剖、拉脱试验，发现管子的根部贴合的不太理想，且贴合率有部分达不到要求，为此我们进行了专题讨论，采取了一些有效措施，并最终保证胀管后水压试验一次成功。,这是主要原因，亦是我们本次活动的重点，后面会详细解释。,原因五：,焊接：铜镍合金管板和换热管管头的焊接，是整台设备制作的重中之重，铜镍合金材质的焊接特点有：（1）焊接过程中易形成粗大的树枝状结晶，铅、砷、硫、磷等易在晶界上偏析，且铜镍合金的膨胀系数较大，冷却时收缩应力较大易造成裂纹；（2）焊接时熔池高温时吸收较多的氧、氢气体，而冷却后只能溶解少量的氢、氧气体，在焊接中生成气孔；（3）由于铜的氧化特点和铜镍合金熔池流动性较差，易产生未焊透等缺陷；,（4）铜镍合金的热导率和电导率与碳钢相近，因而使得焊接易于进行，一般不须预热。,因为上面的这些特点使得铜镍合金的焊接较为复杂，在焊接过程中有过很多次失败，偶尔还有灰心的时候，因此,QC小组成员将此作为活动的重点。,故此原因是主要原因，后面会重点剖析。,序号,项目,允许,偏差,不合格,次数,不合格率,累计不合格率,1,胀管贴合率,5%,10,43.48,43.48,2,焊接缺陷,气孔,8,34.78,78.26,裂纹,3,弯管制作,椭圆度,10%(15%),2,8.70,86.96,减薄量,0.375mm,4,管板加工,孔径,00.15mm,2,8.70,95.66,管桥,5.38mm,5,材料,/,1,4.34,100,累计,23,100,4.1,根据以上的分析并结合以往换热 管制作中容易出现的质量缺陷，搜集数据并整理如下：,铜镍合金设备制作缺陷数据统计表,4.2 根据缺陷数据统计表，绘制铜镍合金设备制作缺陷排列图，从排列图中确认铜镍合金设备制作的主要影响因素：,五、设定目标及可行性分析,目标,加强每个环节的PDCA循环，管板胀接贴合合格率达100，焊接合格达到98%,水压试验一次合格，最终确保铜镍合金U型换热器制作优良。,可 行 性 研 究,能圆满完成目标,技 术 保 障,有公司坚强的技术装备和小组成员刻苦钻研的攻关劲头,体系保障,有按ISO9001质量标准建立的完善的质量保证体系,人员保障,小组成员有较高的文化水平和丰富的施工经验，操作人员都有专门的实践经验。,可行性分析,料,机,人,方法,环境,管板孔加工精度不够,胀接参数选择不当,胀管贴合率差,焊接缺陷多,料,机,方法,人,管板复合层不完善,把关不严,焊机性能不稳,操作经验不丰富,氩气保护不严密,焊接方法不当,环境,工人操作不熟练,焊工培训不到位,焊接缺陷多的因果分析图,七、制定对策,经过QC小组成员讨论，根据因果图从人、机具、材料、方法、环境等方面对造成管板加工精度不够和胀管贴合率不够的原因进行深入剖析，并对其影响主要因素的末端因素进行了确认；我们认为影响胀管贴合率差和焊接缺陷多的原因如下：,序号,影响因素,对策,责任人,检查人,计划时间,1,工人培训不到位,操作技能不够,制作前对工人进行,岗位培训,技术交底。,巫建苏,许其星,蒋金荣,2002.5.8,2002.5.10,2,胀管器老化，,胀接参数不当,重新购置了一台液压胀管机，并试验得出最佳工作参数。,巫建苏,许其星,蒋金荣,2002.4.12,2002.6.1,3,管板、换热管,检查不到位,重新对管板换热管,进行认真检查,许国庆,孙本军,孙 燕,2002.6.7,2002.7.19,4,胀管时清洗剂,选用不当,重新采取新的清洗剂,陈清元,许其星,2002.8.10,5,操作环境,清洁度不够,专门装修一个车间作为,铜镍合金换热管制作,乔兆敏,陈清元,胡 荣,2002.4.8,2002.6.24,6,焊机性能不稳,重新购置了一台新的自动焊机,胡 荣,喻金贵,2002.7.20,7,焊接方法不当,采用自动氩弧焊成形美观,喻金贵,巫建苏,2002.7.25,2002.8.30,8,焊接时,氩气保护不严,改变充氩方式,喻金贵,巫建苏,2002.7.25,2002.8.30,八、实施措施,措施一、5月8日由巫建苏组织QC小组管理人员和具体操作工人进行思想教育，说明该设备制作的质量要求，使每个人增强了质量意识，加强工作责任心，同时制定了质量奖惩制度。,措施二、5月9日由巫建苏和许其星组织QC小组管理人员和各操作工人进行岗位培训、技术交底，各个环节均派检查员监督检查，每工序确保不让不合格品流入下一道工序。,八、实施措施,措施三、,6月9日许国庆采用涡流探伤对管板进行严格检查，发现有一面有2cm3cm范围贴合的不太好，采取了补救措施；对换热管逐根进行了水压试验，并从中抽取10%打压到6.86Mpa.。,措施四、,我们先进行机械胀，发现达不到要求。6月18日液压胀管机到厂,巫建苏邀请厂家技术专家来我厂讲课，QC小组成员会同技术人员、操作工人均参加了学习，并研究总结出了工作状态最佳时的所有参数。,八、实施措施,措施五、6月24日，车间已装修好，换热管、胀管器等一些相关设施进入车间，并开始胀管试验，发现有部分管子胀接后根部贴合的不太好，分析查找原因，是换热管清洗的不够干净，又换一种清洗剂清洗后再试，解剖试块并作拉脱试验，结果很令人满意。,措施六、为控制硫、磷、铅等杂质的污染，我们让焊接过程在洁净的专用厂房焊接，焊前对管板、管子和焊丝进行了仔细的清洗，有关人员进施焊现场要换干净的棉制工作服、布鞋和胶皮手套。,八、实施措施,措施七、7月10日焊接试验中我们采用手工氩弧焊，发现焊缝成形粗糙、不平滑、不耐蚀和易应力集中。后选用自动钨极氩弧焊，焊缝成形美观了，但作表面渗透探伤发现有裂纹和气孔，分析原因可能是焊机性能不稳定、焊丝清理不完善和氩气保护不完全，7月20日新购置的自动焊机回厂，采用新焊机同时严格了对工件、焊丝的氧化物的清理去除，并对工件、氩气、焊丝进行了干燥处理，严格控制层间温度，解决了气孔和裂纹。铜镍合金焊接熔化的液体流动性较差，易产生未焊透，我们采用了加大坡口角度和控制电弧长度，克服了该缺陷,。,八、实施措施,措施八、铜镍合金一般焊后不要求热处理，由于该换热器使用的条件较苛刻，管程内为氟化氢、苯物料，对设备有应力腐蚀，故焊后要求换热器的管束作焊后消除应力热处理。按正常的热处理工艺处理后工件表面氧化较严重，影响设备的表面质量，QC小组成员又陷入一个难题，但大家不气馁，继续进行各种试验，最终达到了既消除了焊接残余应力，又使工件表面氧化程度减轻，使得产品的质量更好。,九、成果检测,1、,胀管贴合情况的检测：,正式胀管时，我们严格按照试验成功的工作状况及胀管工艺的各种参数胀接，并做好相关参数的记录。,胀管率的计算如下：,k(d-d)-(H-D)/2T*100%,式中:k换热管与管板胀接的胀管率,%,d-胀接后换热管内径,mm,d-胀接前换热管内径,mm,D-胀接前换热管外径,mm,H-管板直径,mm,T 换热管壁厚,mm,胀管率应任取一个圆（如下图）上的八个孔和管板中心任一孔胀管率的平均值，以此为一组，取三组的平均值为最终值。,D,25.1,25,25.1,24.9,24.8,25,25,25.1,25,均值K1,T,2.45,2.5,2.55,2.48,2.5,2.5,2.49,2.5,2.48,0.0539,H,25.25,25.3,25.28,25.32,25.34,25.29,25.36,25.34,25.28,d,20.6,20.6,20.48,20.57,20.59,20.6,20.61,20.62,20.61,d,20.2,20,20,19.94,19.8,20,20.02,20.1,20.04,k,0.0510,0.0600,0.0588,0.0423,0.0500,0.0620,0.0462,0.0560,0.0585,D,25,25.1,25,25.1,24.9,25.1,25.1,24.8,24.9,均值K2,T,2.46,2.5,2.55,2.48,2.5,2.5,2.49,2.5,2.48,0.0508,H,25.28,25.3,25.38,25.32,25.35,25.31,25.33,25.32,25.3,d,20.61,20.58,20.54,20.59,20.6,20.58,20.6,20.56,20.59,d,20.08,20.1,19.9,20.14,19.9,20.1,20.12,19.8,19.94,k,0.0508,0.0560,0.0510,0.0464,0.0500,0.0540,0.0502,0.0480,0.0504,D,25.1,25.2,25.1,25,24.9,25.1,25,25.1,24.9,均值K3,T,2.52,2.53,2.54,2.48,2.5,2.51,2.49,2.5,2.49,0.0529,H,25.35,25.35,25.38,25.32,25.36,25.31,25.33,25.34,25.29,d,20.61,20.58,20.58,20.6,20.61,20.56,20.59,20.59,20.58,d,20.06,20.14,20.02,20.04,19.9,20.08,20.02,20.1,19.92,k,0.0595,0.0573,0.0551,0.0484,0.0500,0.0538,0.0482,0.0500,0.0542,三组平均值为K=(k1+k2+k3)/3=(0.0539+0.0508+0.0529)/3=0.0525=5.25%,K5%故本次胀管贴合率符合要求。,胀接完成后做水压试验无一处渗漏。,三组平均值为：K=(k1+k2+k3)/3=(0.0539+0.0508+0.0529)/3=0.0525=5.25%。K5%故本次胀管贴合率符合要求。胀接完成后做水压试验无一处渗漏。,焊接试验时制定出较全面合理的焊接工艺规程，在按GB151附录B要求做的焊接工艺评定合格后，在产品的施焊中，焊出的焊缝质量优良，成形美观，得到了到现场检验的用户的认可，且100 做了 PT检查，达到 JB473094级合格，压力试验一次成功。,2、焊接结果检测,十、效益检测,在公司领导的大力支持、QC小组成员的通力合作下，对一切可能出现的问题进行了充分考虑，集思广益，使每个工序都井然有序地进行，避免了返工。最终使两台铜镍合金设备达到优良标准。,1、,企业的经济效益,两台铜镍合金产值为500万元，利润120万元，利润率为25%，经济效益是非常高的，与普通设备相比，同样的利润要完成产值2000万元以上；,2、,社会效益,由于此两台铜镍合金的制作优良，得到了业主的首肯，客户的满意程度在不断提高，企业的信誉度也大大地提高，我们已荣幸地被中石化总公司推荐为特种材料换热器制造的定点单位。据社会调研明年有1000-1500万元铜镍合金换热器的承接任务。,十一、巩固措施及今后打算,1、巩固措施,针对本次QC小组课题成果，我们对铜镍合金系列换热器的制作、液化胀管器的使用进行了总结，形成了铜镍合金材质采购和验收的通用工艺规程、焊接工艺规程、检验规程和液压胀管机的操作规程。并且做了铜镍合金材质的焊接挂片实验，定期检测耐腐蚀程度，取得确切的数据，推断其使用寿命。,2,、总结,通过QC 小组的活动，我们在U型管煨制、管板与换热管的强度胀和铜镍合金（Cu70 Ni30）材料焊接都取得了一定的成功经验，为开发铜镍合金系列产品的制作打下基础。但还存在以下问题待今后研究：铜镍合金材料焊后热处理设备的最佳选择。液压胀管过胀的最佳防范和监控措施。,3、今后打算,本QC小组将认真总结本次活动的经验，继续发扬刻苦钻研的精神，计划将“铜锌合金设备制作质量的保证”作为下一步的研究课题。,课题发布完毕,谢谢大家!,