华业钢结构重型结构厂模块qc小组

宁波华业钢结构有限公司重型结构厂模块QC小组

减少核电CH77双相不锈钢模块焊接变形发布人：龚雪群一、课题背景二、小组简介三、选题理由四、现状调查五、目标设定及可行性分析六、原因分析七、制定对策八、对策实施九、实施效果十、巩固措施十一、今后打算一、课题背景高品质标准：

AP1000核电是我国引进的世界最先进的三代非能动核电，作为自主依托项目的三门与海阳核电一期工程，采用工厂化预制，模块化施工的模式，对工厂预制模块质量要求非常严格，给模块供应商带来了挑战和机遇。高品质作用宁波华业钢结构有限公司作为首批核岛模块合格供应商承制了核岛CB、CH、CS等结构模块的制作，掌握了双相不锈钢模块的变形控制方法，不仅保证了现有产品的质量，而且为后续安全壳非能动双相不锈钢水箱CB20模块的承接和制作奠定基础。一、课题背景一、课题背景一、课题背景一、课题背景一、课题背景产品三门一号机CH77模块是我公司承制的首件双相不锈钢模块，该模块采用第二代经济型双相不锈钢ASTMA240-S32101材料，产品外形尺寸为11×4×0.3mm，单重约6吨。材料A240S32101双相不锈钢是一类集优良的耐腐蚀、高强度和良好的塑性和韧性等诸多优异性能于一身的钢种，它的物理性能介于奥氏体和铁素体不锈钢之间，广泛应用于AP1000核电中结构模块中与硼酸水等液体直接接触的“湿表面”，如乏燃料水池、安全壳内置换料水储存箱。一、课题背景一、课题背景一、课题背景铁素体不锈钢含极少的镍或不含镍，双相不锈钢含镍量为低至中等，含有中等镍量的双相不锈钢组织中有近一半是奥氏体组织，另一些是铁素体，由体心立方结构变为面心立方结构，因此双相钢的韧性比铁素体不锈钢显著提高。增加镍含量后不锈钢的组织从铁素体变为两相，再增加镍的含量，则变为奥氏体。下图为组织金相变化图。图1：组织图一、课题背景一、课题背景一、课题背景CH77不锈钢模块布置位置

该模块（示意图阴影部分）布置位置为反应堆厂房CA01模块东蒸汽发生器井内，是重要的核岛内部结构。该模块单面布置焊接T型钢，焊接工作量较大，而且对焊接变形的实际情况不了解，为减小因焊接变形问题，保证产品的平面度和焊接质量，特成立QC小组，以达到一次合格的目标。小组成员表

二、小组简介小组名称宁波华业钢结构有限公司重型结构厂模块QC小组小组类型攻关型注册编号201102小组人数7人组建时间2011年3月活动时间2011年3月～9月活动次数25次课题名称减少核电CH77双相不锈钢模块焊接变形序号姓名性别年龄职务小组职务组内分工1张强松男37厂长组长组织计划编制，对策制订2龚雪群女37技术部副经理副组长现状分析，对策制订3金国宏男46CWI焊接检验师组员对策制定实施检查4邵建军男39技师组员现场指导实施5龚伦兵男32质量员组员现场质量管理6陈南平男39AWS焊工组员现场焊接与指导7章春江男40模块班长组员施工组织二、小组简介主要形式为小组会议讨论、分析汇总、现场实施、质量检查和最后总结，总活动次数达到25次。总共提出合理化建议7条，均得到采用并取得良好效果。现场讨论会活动形式二、小组简介小组活动进度计划时间内容

2011年2012年123456789101112123课题选择QC培训现状调查目标设定原因分析要因确认对策制定对策实施效果检查与验证巩固措施与总结说明：计划进度实际进度三、选题理由工艺要求焊接时层间温度控制在150℃之内

，平面度控制在每米6mm之内。实际状况由于焊接时存在的瞬间温度变化，容易使焊接应力存在，导致焊件的变形。而A240S32101双相不锈钢介于铁素体和奥氏体两种性能之间，加工制造不同于一般不锈钢，对其焊接特性和变形量不易控制。意义该材料广泛应用于AP1000核电中结构模块等产品，为后续同类材料的制造加工积累经验、确定工艺方法。

四、现状调查CH77双相不锈钢模块背面的加强T型钢规格为203*167*12.7mm和63*52*12.7mm等，由于此类T型钢在市场中无法采购，均要求车间焊接制作，焊角高度10mm，共有焊缝257条，长度约300m。设计要求不允许在湿表面焊接各种临时部件，焊接变形的控制和保证T型钢腹板与翼板之间的垂直度是制作中的难点。四、现状调查典型加工图四、现状调查首先进行焊接工艺评定，确定焊接工艺参数，完成拉伸试验、弯曲试验、零下40℃的冲击试验和焊缝区、热影响区的铁素体含量金相检查。在焊接工艺的准备当中，模仿实际焊接状况分别做了3组实验，按工艺评定的焊接方法角焊缝采用气体保护焊（GMAW），对接焊缝采用手工电弧焊（SMAW）。分别对每组的实验结果进行了测量与分析，总结出了主要有以下几个方面的变形和主要变形部位，统计数据如下表：变形部位变形类型超差范围焊接T型钢焊接收缩变形与角变形超差16-18mm焊接T型钢S型变形超差16mm拼接焊缝焊接收缩变形超差8mm拼接焊缝波浪变形超差13mm实验一：试件从左向右试焊得出的变形状况和超差数据焊接实验调查统计四、现状调查制表人：龚伦兵2011-4-25实验二：试件从中间向两边试焊得出的变形状况和超差数据

焊接实验调查统计变形部位变形类型超差范围焊接T型钢焊接收缩变形与角变形超差9，11mm焊接T型钢S型变形超差9mm拼接焊缝焊接收缩变形超差7mm拼接焊缝波浪变形超差11mm制表人：龚伦兵2011-4-25四、现状调查实验三：试件从中间向两边分段试焊得出的变形状况和超差数据焊接实验调查统计变形部位变形类型超差范围焊接T型钢焊接收缩变形与角变形超差5，9mm焊接T型钢S型变形超差6mm拼接焊缝焊接收缩变形超差5mm拼接焊缝波浪变形超差4mm制表人：龚伦兵2011-4-25四、现状调查从现状调查可以看出，CH77双相不锈钢模块焊缝多，布置复杂，焊接变形不易控制五、目标设定及可行性分析模块平面度达到设计标准：T型钢焊接变形小于3mm、拼接焊缝变形小于6mm要求。目标设定工作程序工艺参数工装设计产品质量

从以上的三个实验数据中可以得出，采用实验三的效果优于另外两个方案，只要在实际的制作中，进一步优化焊接工艺，可以实现预定目标。我们的有利条件在于有多名熟练的AWS焊工，焊接技能好，已经有3年的核电产品制作经验。项目开工前做过技术质量讨论会等准备工作，集思广益提出许多可能出现的问题和建议，有利于事前控制。同时在人、机、料等方面准备充分，所以能保证我们的目标实现。

五、目标设定及可行性分析可行性分析

1.因果分析从现状调查得出，进一步优化焊接工艺，控制好T型钢焊接角变形和拼接焊缝变形就能很好的达到目标，只要我们找出影响T型钢焊接角变形和拼接焊缝变形的要因，就找到了解决的办法，为此，我们运用关联图对影响T形钢和拼接焊缝变形原因进行了分析，分析过程如下：六、原因分析制图人：龚伦兵2011-6-26六、原因分析拼接焊缝变形散热不均衡焊接顺序不恰当反变形积累数据少焊接速度不均衡焊接电流、电压不匹配热输入量不均衡T型钢变形焊接技能差组装变形焊接位置不合理反变形不够拼接焊缝变形散热不均衡焊接顺序不恰当反变形积累数据少焊接速度不均衡焊接电流、电压不匹配热输入量不均衡T型钢变形焊接技能差组装变形焊接位置不合理反变形不够下料变形确定要因制表人：龚伦兵2011-6-26序号末端因素确认内容责任人确认时间1下料变形下料时只要按工艺要求进行，可以控制在设计要求内龚伦兵2011-08-202焊接顺序不恰当常规的焊接顺序与ASTMA240-S32101的材质不同，因此变形的情况不一样，还需要现场进一步验证龚雪群2011-08-20六、原因分析非要因要因确定要因制表人：龚伦兵2011-6-26序号末端因素确认内容责任人确认时间3焊接技能差在试验中挑选了焊接技术好的焊工进行焊接，因此焊接技能问题不是要因金国宏2011-08-204反变形不够采用常规工艺实验现场验证龚伦兵2011-08-20六、原因分析非要因要因确定要因制表人：龚伦兵2011-6-26序号末端因素确认内容责任人确认时间5热输入量不均衡采用工艺卡规定参数实验现场验证龚雪群2011-08-206焊接速度不均衡焊接速度在焊接过程中控制比较好，对散热和变形影响不大。邵建军2011-08-20六、原因分析非要因要因确定要因制表人：龚伦兵2011-6-26序号末端因素确认内容责任人确认时间7组装变形完全按照设计标准要求组装且严格检查，完全符合要求金国宏2011-08-208焊接位置不合理对接焊采用1G位置，角焊缝采用1F位置，是焊接最为理想位置，对变形影响不大龚雪群2011-08-20六、原因分析非要因非要因六、原因分析焊接顺序不恰当1反变形不够2要因确认结果热输入量不均衡3对以上要因QC小组成员经过讨论分析后，从焊接工艺方面制定以下对策制表人：龚伦兵2011-7-27序号要因对策目标措施责任人1焊接顺序不恰当制定合理的焊接顺序减小T型钢和接板的焊接变形1.分析材质受焊接影响程度，结合实际制定合理的焊接顺序2.严格执行相关焊接程序龚雪群2反变形不够按试验的得出的数据，重新制定反变形参数减小T型钢和接板的焊接变形反变形角度加大到12度增加砝码压边，控制反变形严格执行工艺章春江3热输入量不均衡控制热输入量，尽量做到均衡减小T型钢和接板的焊接变形提高焊接速度采用多层多道焊接严格控制层间温度加快热量散发速度陈南平七、制定对策1.解决焊接顺序不当的问题焊接顺序是影响焊接变形的关键所在，焊接变形主要是由于焊接材料受热不均和收缩不均造成，焊接后应力集中也导致焊接变形不均匀。

对接长焊缝与较长角焊缝从中间往两边分段退焊

对接缝焊接顺序八、对策实施实施一1.解决焊接顺序不当的问题对接焊缝采用从中间往两边分段退焊，打底完毕后从第一次分段焊中间开始按照分段退焊的原则焊接，如此反复多层多道直到焊满整条焊缝。长焊缝焊接顺序和砝码压边控制变形八、对策实施实施一角焊缝采用分段焊能使得焊缝焊接时均匀、自由的收缩，而且应力不集中，焊接热输入容易控制，所以在焊接加强T型钢时采用先短后长，先中间后两边的焊接思路，同时也采用分段退焊的焊接顺序。在焊接角焊缝时，采用预留反变形，单边点固焊，另一边打底焊接完毕后焊接点固焊边，采用分段分层多道焊接，解决T型钢角焊缝焊接弯曲变形的问题。

单边点固焊预留反十度变形后开始打底焊八、对策实施实施一1.解决焊接顺序不当的问题2.解决反变形不够的问题根据实验情况和对小T型钢焊接的数据进行对比分析，制定合理的反变形弧度余量，采用焊缝下方增加合理高度垫块和两边采用重砝码压边固定的方法制作反变形。反变形示意图八、对策实施实施一3.解决热输入不均衡的问题影响焊接收缩变形的主要因素是线能量，而线能量一般由工艺参数决定，在焊接工艺规程WPS允许范围内尽量采用快的焊接速度焊接，减少直接能量输入。

采用多层多道焊接与分段焊接，减少能量累积。

严格控制层间温度在150℃以内，最佳控制在80℃到100℃之间。采用脉冲焊机MIG焊接（惰性气体保护），焊缝采用充氩保护，利用氩气吸能，加快焊接后能量散发速度。

八、对策实施实施一完成后数据检查表

变形部位变形类型超差范围焊接T型钢焊接收缩变形偏差2-3mm焊接T型钢S型变形偏差2-3mm拼接焊缝焊接收缩变形偏差5-6mm拼接焊缝波浪变形偏差3-5mm对策实施九、实施效果对策实施一效果累积偏差超标由于已定的焊接工艺不能有效控制模块的变形超差，为了控制成本，减少浪费，我们QC小组成员经过讨论，采用矫正的工艺方法使模块的变形量控制在预定目标。经现状调查，由于双相不锈钢材料不允许进行焊后加热矫正，也不能在湿表面焊接矫正工装，制作大型矫正工装和小型矫正模具就成为必须的工作，但实际情况该矫正设备不能满足。

矫正设备不满足要求八、对策实施实施二小组成员针对矫正设备不满足要求制订对策表。序号要因对策目标措施责任人1矫正设备不满足要求设计制作符合要求的设备能有效矫正变形根据实际可能发生的情况设计制作矫正设备邵建军制表人：龚伦兵2011-9-11要因首先我们根据需要设计制作了一个刚性框架，在框架内上方根据需要设置可移动的油压千斤顶，在下方设计若干小型模具作为变形支撑，在所有支撑和千斤顶与模块直接接触部位均采用不锈钢垫块，避免不锈钢产品与碳素钢接触。八、对策实施实施二对接焊缝矫正

局部变形小工装矫正

T型钢矫正

矫正示意图如下完成后数据检查表

对策实施九、实施效果部位变形类型超差范围焊接T型钢焊接收缩变形偏差0-2mm焊接T型钢S型变形偏差0-2mm拼接焊缝焊接收缩变形偏差2-4mm拼接焊缝波浪变形偏差2-4mm对策实施二效果满足设计要求实施后效果图九、实施效果该模块施工完成后一致通过业主和