不锈钢贮罐焊接变形控制QC.docx

减少SUS材质储罐焊接的变形量

小组名称：炼化小组
注册编号： JSJT–GC15
发布人： 寇建峰

二00九年十月

目 录
一、工程概况………………………………………………………1
二、QC小组简介……………………………………………………1
三、活动情况………………………………………………………2
四、选题理由………………………………………………………3
五、现状调查、目标确定及可行性分析…………………………4
1、现状调查…………………………………………………4
2、目标确定…………………………………………………5
3、实现目标的可行性分析…………………………………5
六、质量分析、确定要因并制定措施……………………………6
1、因果分析…………………………………………………6
2、确定要因…………………………………………………7
3、制定对策…………………………………………………9
4、对策实施…………………………………………………11
七、效果检查………………………………………………………18
八、经济效益………………………………………………………19
九、巩固措施………………………………………………………20
十、今后打算………………………………………………………21

一、工程概况
4000万吨稳产配套项目—聚合物扩能工程（一）是炼化公司2009年重点项目。其中由我工程处施工的丙烯酰胺装置安装工程II标段是该工程的核心部分，工程工期为2009年5月1日至2009年9月30日。主要工程内容是：新建1000ｍ３不锈钢储罐3座、100ｍ３不锈钢储罐2座、新建200ｍ３和300ｍ３不锈钢储罐各1座，罐板材质为0Gｒ18Nｉ9。工程采用手工电弧焊打底、填充、盖面，反面清根后采用钨极氩弧焊封底。由于不锈钢焊接变形大，难控制，特成立QC小组开展一系列的PDCA活动。
二、QC小组简介
我们QC小组成立于2009年5月，小组成员由项目经理担任组长，并由相关工艺、质量、生产、焊接等各方面9人组成。小组围绕丙烯酰胺装置安装工程不锈钢储罐焊接变形，开展QC攻关活动。在该项工程中，我们针对不锈钢储罐焊接变形进行了认真研究和分析，取得了一定的成绩，为该工程的按期交工及不锈钢储罐安装技术的掌握奠定了良好的基础。
QC小组成员：见（表1）

表1 炼化QC小组成员
课题名称
减少SUS材质储罐焊接的变形量
人数
11人
序号
姓名
性别
年龄
技术职称
组内分工
TQC教育时间
职务
1
郇述良
男
34
工程师
组　　长
90h
副处长
2
樊文军
男
34
工程师
技术指导
90h
处长
3
王德华
女
34
工程师
技术指导
90h
质量管理部
4
彭 君
男
39
工程师
质量监督
90h
技术负责人
5
朱德臣
男
32
工程师
现场实施
90h
技术员
6
寇建峰
男
28
助理工程师
现场实施活动记录
90h
技术员
7
姜贵福
男
31
工程师
现场实施
90h
技术员
8
刘悦和
男
28
助理工程师
现场实施数据统计
90h
技术员
9
丛日友
男
27
助理工程师
现场实施方法实验
90h
技术员
10
杨 洋
男
25
助理工程师
现场实施材料管理
90h
技术员
11
王丽凤

32
助理工程师
预算
90h
预算员

三、活动情况
1活动形式（见表2）
表2 小组活动统计
序号
活动形式
活动次数（次）
活动时间（小时）
1
学习讨论
9
27
2
分析总结
7
22
3
现场实施
24
24
4
质量检查
24
24
合计
64
97
2、TQC教育（见表3）

表3 TQC教育统计
序号
教育方式
次数
课时（h）
授课
1
深化教育
3
6
郇述良
2
小组学习
6
18
彭　君
合计
9
24

3、合理化建议（见表4）
表4 合理化建议统计
序号
内容
建议数（条）
采纳数（条）
采纳率（%）
1
施工方法
2
2
100
2
技术改进
3
3
100
3
工具改进
3
2
66
4
科学管理
4
3
75
合计
12
10
83.3
四、选题理由
我单位承建的炼化公司聚合物扩能工程丙烯酰胺装置产品储罐采用SUS304材质不锈钢，储罐的罐顶、罐壁、罐底均采用对接焊接，此种排版方式的SUS304材质不锈钢储罐我单位之前从未施工过，如何控制储罐焊接变形不超差是需要我们研究和解决的重要问题，而且如果施工过程中产生太大的变形量，会造成丙烯酰胺积聚聚合，影响生产的正常运行。针对SUS304材质不锈钢本身线膨胀系数是碳钢的1.5倍，具有焊接变形大的特点，为了有效控制焊接变形，我们成立专项QC小组，通过QC活动，摸索总结施工经验，达到减少焊接变形、提高SUS304材质不锈钢储罐工装质量及施工效率、提升企业信誉的目的和意义。
五、现状调查、目标确定及可行性分析
1、现状调查
根据工程实际情况，召集小组人员开展储罐焊接变形超差分析活动，经2009年4月15日至2009年4月25日，因缺乏不锈钢储罐施工的相关数据，我们按工序对公司以前施工过的碳钢罐及兄弟单位施工过的不锈钢储罐进行了调查走访，对焊接施工后变形超差的施工记录进行收集（实际施工过程中，储罐变形超差可通过铆工的后期纠正而符合设计规范），并就影响因素进行统计，见下表。
表5　焊接变形引起超差调查统计表
项目
检查点数
超差数
频率％
累计频率％
底板变形超差
15
10
40
40
储罐立缝变形超差
15
6
24
64
储罐环缝变形超差
15
5
20
84
罐顶板变形超差
15
2
8
92
工艺进出口变形超差
15
1
4
96
人孔及清扫口超差
15
1
4
100
合计
90
25
100
100
焊接变形超差率
27.8%
经实际调查和分析得出储罐焊接变形超差的主要部位为：底板、壁板立缝、壁板环缝、顶板、工艺进出口、人孔及清扫口。变形超差部位主次关系见排列图（图1）

图　1排列图
结论：由上分析可知,如果减少底板、壁板立缝及环缝焊接变形超差,将可以控制储罐焊接变形量,也是我们主要解决的问题，我们将把这三个因素作为QC活动的主攻方向。
2、目标确定
我们此次施工的预期目标为：储罐整体验收时罐底的局部凹凸变形深度不大于变形长度的2%，且不应大于30mm；储罐罐壁焊缝的角变形≤12mm，罐壁的局部凹凸变形≤15mm。施工过程中储罐焊接变形超差率＜15%.
3、实现目标的可行性分析
不利条件：
①不锈钢储罐焊接，初次接触，可借鉴的成熟经验少，且焊工队伍年轻，均未施焊过不锈钢储罐。
②工程施工量大、工期紧、质量控制点多，质量管理难度大。
有利条件：
①培训焊工人数较多，培训时间较长。
②普通碳钢储罐施工是我单位的施工强项，施工前聘请储罐安装专家进行授课，焊接人员集思广益提出问题，由储罐专家给予答疑，有利于事前控制。
③焊接过程中由焊接教师进行现场跟踪指导，可以发现问题现场解决和整改。
④有充分时间进行焊接试验，利于焊接参数的正确选择。
⑤该项工程是我处开辟炼化市场的第一步，得到了公司和工程处各级领导的重视，在人员、财力、物力等方面都给予了大力支持。
经过小组分析得出结论：完全能够保证我们目标的实现，我们的目标是可行的。
六、确定要因并制定措施
1、因果分析
从表5及排列图可以看出，焊接变形超差量较大的主要是底板及壁板纵环焊缝。我们从人员、设备、材料、工艺过程和环境等方面进行分析，见因果分析树图2。

　图2因果分析树图
2、确定要因
结合因果分析树图2，我们对末端因素展开分析:

表6 要因验证表
序号
末端因素
确定分析
确认方法
确认标准
责任人
日期
是否
要因
1
员工技能操作不熟练
采用同材质罐材料对选用的焊工进行技能考核，经挑选的14名焊工有10未通过
现场考核
达到规范质量要求且操作时间与碳钢罐基本相同，可上岗　
郇述良
2009-04-30
是
2
质量意识不强
无论何时，施工质量是企业生存根本，必须强化管理
必保项目
质量管理体系
王德华
2009-04-30
是
3
执行标准规范不严
调查项目部内部技术交底及各项试化验，符合标准规范要求
现场验证
GB50128-2005 立式圆筒形钢制焊接储罐施工及验收规范
朱德臣
2009-04-30
非
4
设备老化
检查焊接设备及询问项目部人员，设备均为设备处新设备，满足施工条件
现场调查
现场外观检查及试焊检测
刘悦和
2009-04-30
非
5
二次导线过长
现场通过焊机房位置的移动，可以减小二次导线的长度
现场调查
现场试焊检测电缆实际长度是否影响工艺参数
丛日友
2009-04-30
非
6
未使用导轨
经调查项目部已购进新的切割导轨
现场调查

杨阳
2009-04-30
非
7
线膨胀系数大
为不可抗拒因素
调查分析
符合施工图要求
杨阳
2009-04-30
非
8
焊材保管使用不当
加强管理，严格烘干制度，可以满足施工要求
调查分析
质量管理体系
杨阳
2009-04-30
非
9
工艺参数不当
利用常规工艺参数进行实测，超过施工标准
现场测量
实测焊件的变形量，与规范对比
寇建峰
2009-04-30
是
10
焊接顺序选择不当
利用常规工艺参数进行实测，超过施工标准
现场测量
实测焊件的变形量，与规范对比
寇建峰
2009-04-30
是
11
未用反变形或使用不当
现场试焊，对变形进行实测
现场验证
实测焊件的变形量，与规范对比
朱德臣
2009-04-30
是
12
工装卡具使用不当或未使用
现场试焊，对变形进行实测
现场验证
实测焊件的变形量，与规范对比
朱德臣
2009-04-30
是
13

工位间距小
通过施工人员的集思广益可以使其影响控制在最小
调查分析
与现场人员进行现场分析比较
郇述良
2009-05-05
非
14
照明不够
项目部照明充足，电源符合安全施工要求
现场调查
现场安全管理
郇述良
2009-05-05
非
15
露天作业
所有罐施工均在厂房内
现场调查

郇述良
2009-05-05
非
通过要因论证，我们确定影响储罐焊接变形的主要原因有六条：
1）、员工技能操作不熟练；
2）、组织管理不到位；
3）、工艺参数不当；
4）、焊接顺序选择不当；
5）、未用反变形或使用不当；
6）、工装卡具使用不当或未使用；
3、制定对策
经过现场调查各种因素的分析，最后确定影响储罐焊接变形的主要因素并制定对策，见下表。
表7 制定对策
序号
要因
对策
目标
措施
完成时间
实施人
1
员工技能操作不熟练
集中进行培训
焊工能按工艺规范熟练操作
1、聘请2名高级焊接工程师施教
2、实际焊接操作培训2个月
3、考核合格上岗
2009-7
郇述良
2
组织管理不到位
严格执行公司质量管理体系，加大奖惩制度
调动员工的生产积极性集思广益
1、强化员工思想教育
2、加大考核力度
2009-5
樊文军
3
工艺参数不当
培训期间进行工艺试验
查找出最少焊接变形合理的工艺参数
1、针对不同位置的焊道分析制定多套工艺参数方案
2、进行实测，挑选合理参数
2009-6
寇建峰
4
焊接顺序选择不当
分析验证合理焊接顺序并验证实施
编制合理焊接顺序
1、查找相关资料，结合实际制定焊接顺序
2、严格控制施工
2009-6
朱德臣
5
未用反变形或使用不当
分析验证合理的反变形量
查找合理焊接变形的反变形量
1、根据实际情况制定实验措施
2、严格控制施工
2009-7
寇建峰
6
工装卡具使用不当或未使用
分析制定合理使用工装卡具
保证焊接变形不超差，尽量减少卡具的使用
1、与施工班组共同制定措施
2、及时停用效果不大的卡具
2009-7
寇建峰

4、对策实施
实施一：解决员工技能操作不熟练问题
所有焊工操作人员均为工程公司抽调的具有相应资质的优秀员工，但因我公司从未施工过不锈钢储罐，焊工对不锈钢储罐焊接不熟练，通过考试不能满足施工要求，因此公司聘请2名高级焊接工程师对相关人员通过2个月的集中培训，考核后满足施工要求的才可上岗操作。
实施二：解决组织管理不到位问题
强化员工思想教育，完善各项管理制度，加大考核力度，对施工质量好的员工给与物资奖励，对表现差的员工给与重罚。
实施三：解决工艺参数不当问题
在对员工进行培训的同时，也针对所施工的罐工艺参数进行大量焊接参数确定试验，运用统计方法将数据加以分析，得出科学的焊接参数。
参数选择原则：
1）、焊接工艺评定结果符合规范要求；
2）、焊接施工速度适中；
3）、所产生的焊接变形量尽量小。
下表为已选出的1000立罐焊接工艺参数
表8 罐底板焊接参数
焊接位置
接头形式
坡口
钝边量mm
组对间隙mm
底板平焊
对接
V型60°
0.5～1.0
4.0～4.5
焊缝
层次
焊接
方法
填充金属
焊接电流
A
每根焊条焊接长度mm
牌号
直径
mm
1
手工焊
A102
Φ3.2
90～95
260～300
2
手工焊
A102
Φ3.2
90～95
160～200
3
手工焊
A102
Φ3.2
90～95
150～180

表9 罐壁板立缝焊接参数
焊接位置
接头形式
坡口形式
钝边量mm
组对间隙mm
壁板立缝
对接
V型60°
0.5～1.0
2～2.5
焊缝
层次
焊接
方法
填充金属
焊接电流
A
每根焊条焊接长度mm
牌号
直径
mm
1
手工焊
A102
Φ2.5
70～80
150～160
2
手工焊
A102
Φ3.2
90～95
160～180
3
手工焊
A102
Φ3.2
90～95
150～160
4
氩弧焊
H0Gr21Ni10
Φ2.5
95～105
……

表10 罐壁板横缝焊接参数
焊接位置
接头形式
坡口形式
钝边量mm
组对间隙mm
壁板横缝
对接
单V型45°
0.5～1.0
2～2.5
焊缝
层次
焊接
方法
填充金属
焊接电流
A
每根焊条焊接长度mm
牌号
直径
mm
1
手工焊
A102
Φ2.5
70～80
150～160
2
手工焊
A102
Φ2.5
75～80
200～220
3
手工焊
A102
Φ3.2
90～95
350～380
4
手工焊
A102
Φ3.2
90～95
380～400
5
氩弧焊
H0Gr21Ni10
Φ2.5
105～110
……

实施三：解决焊接顺序选择不当问题
由朱德臣带领相关人员负责试验，找出能产生最小变形的焊接顺序，具体内容见焊接工艺卡，以下为总体原则：
罐底板焊接原则为先焊短焊缝后焊长焊缝。短焊缝无垫板焊接时先焊外侧（焊后磨平），后焊与介质接触的内侧，焊接内侧前先进行清根，焊后再进行磨平处理。打底焊接时应从中心向两端延伸分段焊接，长焊缝焊接时从中间向两侧延伸，采用分段退焊，长焊缝焊接时一定要遵循正确的焊接顺序，这样才能够使得每一条焊缝焊接时均匀、自由的收缩，使焊接变形降低到最小。底板整体焊接必须严格执行工艺卡顺序，上道工序焊缝未焊接完毕之前不得进行下道焊缝的点焊固定。
罐壁纵缝外侧焊接时，首先应从罐壁纵缝中心开始向焊缝的上边缘的方向焊接，然后在由焊缝的底部开始，向焊缝的中部方向焊接，根焊采用分段焊。
环缝的焊接必须在上下两节罐壁完全组对好以后进行。焊接时由6名焊工沿罐壁一周均匀分布，同时同向进行分段退焊，每一层焊道焊接结束前，任何焊工不得单独开始进行上一层焊道的焊接，必须按照上一条的要求施焊。

图3 1000立罐底板现场焊接顺序图

图4 1000立罐底板现场施工图
实施四：解决未使用反变形和工装卡具或使用不当问题
经过全体人员的共同研究和多次试验，罐底板主要采用反变形措施，罐壁板主要采用工装卡具强制固定措施，我们针对每一台罐找出了具体的反变形量。
1）、1000立罐底板减少焊接变形措施：
短焊缝采取反变形措施，长焊缝采用反变形和强制固定两种方法进行。

图5 1000立罐底板措施图

图6 1000立罐底板措施图

2）、1000立罐壁板纵缝减少焊接变形措施：
纵缝焊接时，必须先在罐内壁距纵缝上下边缘约300mm的位置和中部各焊接一块与罐壁曲率相同的不锈钢防变形弧板（1000*400*8），弧板与焊缝接触处留10mm宽的窄缝便于焊内侧焊缝时焊条通过。
壁板

加强弧板

图7 1000立罐纵缝措施图
3）、1000立罐壁板横缝减少焊接变形措施：
环向焊缝采用加减丝进行强制固定并可对罐壁垂直度和椭圆度进行调节，加减丝一段固定在底板上，另一端用螺栓等连接件固定到涨圈上，当罐壁椭圆度、垂直度和上口水平度调节合格后，方可进行罐壁板立缝的焊接。
A
A
加减丝
涨圈
连接板
螺栓连接
垫墩
罐壁板
罐底板
不锈钢垫板
挡块
限位板
木楔
限位挡板

图8 1000立罐横缝措施图

图9 1000立罐第一圈板强制固定措施图
4）、因不锈钢储罐的特殊要求，必须尽量减少卡具的应用，以避免对母材的过多伤害，故施工前期未对纵缝可能产生的波浪变形采取固定措施，结果因母材变形量大，有2处纵缝焊接变形量超差，经过研究，我们增加了对纵缝的固定措施，有效的控制了纵缝焊接变形。
七、效果检查
1、储罐施工完后，经检测各项指标均符合目标值要求，确保了优质工程的质量要求。
2、施工过程中焊接变形超差统计表（7台罐按15点记取）：

表11　焊接变形引起超差调查统计表
项目
检查点数
超差数
频率％
累计频率％
底板变形超差
15
3
30
30
罐顶板变形超差
15
3
30
60
储罐纵缝变形超差
15
2
20
80
储罐环缝变形超差
15
1
10
90
工艺进出口变形超差
15
1
10
100
人孔及清扫口超差
15
0
0
100
合计
90
10
100
100
超差率

11.1%

图10 活动效果柱状图
3、通过对比，可以看出本次小组活动完全达到了目标，储罐施工过程中焊接变形超差率由27.8%降到了11.1%，低于15%。
4、本次活动使小组成员得到了锻炼，提高了分析问题、解决问题的能力，用团队力量攻破技术难关，增强了大家的凝聚力。
5、本次活动使全体员工提高了对质量的认识，培养了大家的质量意识，使我们的服务宗旨得到了充分的贯彻实施。
八、经济效益
本工程运用QC方法进行科学的管理，收到了很好的成效，在经济上取得了一定的效益。
经济效益＝（人工费＋材料费＋机械费）×减少焊接变形超差数量
人 工 费＝（23.82元/天×6人×减少焊接变形超差数量）
＝142.92×15＝2143.8元
材 料 费＝处理变形平均费用×减少焊接变形超差数量
＝615×15
＝9225元
机 械 费＝平均台班费×减少焊接变形超差数量
＝145.00元/台×15
＝2175元
经济效益＝2143.8+9225+2175
＝13543.8元
通过本次QC小组活动，本工程共节约人工费、材料费、机械费则合资金13543.8元。同时，我公司高效、优质、快速的完成了该工程的施工，受炼化公司单位领导的好评，取得了可喜的社会效益，为我公司在油田施工中提高了声誉。
九、巩固措施
1、坚持技术理论学习与实际操作相结合，加强对各工种人员的技术培训。
2、将本次活动经验对策编入施工组织设计，并编制相关施工工法，以便在全公司中推广，扩大影响力。
3、严格质量控制，加强品牌意识，继续发扬公司的良好形象。
十、今后打算：
我们QC小组按照PDCA循环虽然取得了一定的成绩，但仍存在许问题，比如不锈钢储罐底板焊接变形超差和顶板焊接变形超差仍然比较严重；由于焊接质量不合格，返修后焊接变形比较严重；数据收集整理也不太科学。今后，我们还要开展这一活动，将QC活动运用到各项工程中，不仅仅要从质量上改进，还要从人力、物力、机械设备消耗方面着手，让工程施工的每一个环节都能得到有效的控制，为公司创造更好的经济效益。