中国第一冶金建设有限责任公司国家体育场(鸟巢)项目部QC小组-提高钢结构现场焊缝的一次合格率

提高钢结构现场焊缝的一次合格率中国一冶国家体育场（鸟巢）项目部QC小组发布人：曹仁一、工程概况国家体育场工程为2008年北京奥运会主会场。其设计新颖，空间钢结构由24榀门式桁架围绕着体育场内部碗状看台区旋转而成，结构组件相互支撑、形成网格状构架，组成体育场整体的“鸟巢”造型。场内可容纳10万人同时观看比赛。我单位承接钢结构工程的现场拼装及其焊接任务（计从P9～P18线的工作任务）。

国家体育场钢结构焊接特点1、焊接量大及板厚大，其一件组合柱（含上、下柱）在现场拼装的焊缝数量达540余米；组合柱的内柱的板厚全部超过60mm，外柱最薄的为36mm。

2、特殊钢(Q460E、GS-20Mn5V铸钢）的焊接，其中Q460E钢的焊接，根据数据库的搜索，Q460E钢日本曾焊接过板厚最厚80mm，而我们焊接的Q460E板厚达110mm，这在世界上是首次大板厚、大规模使用。其余钢材材质为Q345GJD。3、焊接质量要求高，所有现场拼装焊缝为一级焊缝（100％UT检测），焊缝余高0～1mm，焊缝宽度偏差不超过3mm，焊缝外观成型美观等。施工现场的焊接方法选用结合现场情况、生产率以及焊接变形小的特点，本工程的焊接方法选用CO2气体保护焊（平、横、立焊位）和手工电弧焊（仰焊位）。该工程为中国一冶重点工程，质量目标：确保“长城杯”，争创“鲁班奖”，故焊接分项工程合格率必须在95％以上。小组名称一冶工安国家体育场项目部QC小组活动课题提高钢结构现场焊缝的一次合格率小组类型攻关型注册登记号一冶工安字200502号小组荣誉1、中国一冶优秀QC成果一等奖2、中国冶金建设协会优秀QC成果一等奖活动时间2005年11月1日活动次数10二、小组概况小组成员

姓名性别年龄学历职称职务组内分工承担工作魏雅珍女35大学工程师办公室主任推进者指导QC活动曹仁男31大专工程师技术负责人组长总负责技术负责张志海男26大专工程师检测负责人副组长质量监测程国辉男41高中焊接技师工长组员对策实施刘进男25大学助理工程师经营部长组员课题调查会议记录梁钰男23大专助理工程师施工员组员联络协调朱建伟男47大专工程师质检员组员检查效果

三、选题理由公司管理方针诚信守法，满足顾客需求；持续改进，打造精品工程，预防污染，保障安全健康

项目质量目标焊缝一次合格率95%存在的差距现状：焊缝一次合格率89.32%差距：95％-89.32％＝5.68％选择活动课题提高钢结构现场焊缝的一次合格率四、现状调查序号名称缺陷长度（m）备注C13下柱焊缝长252.27m1夹渣14.25条状夹渣2未熔合3.103气孔2.50包括点状夹渣，一个缺陷按50mm计算4裂纹0.925咬边1.546外观成型4.63包括未焊满合计26.94制表人：曹仁时间：2005.11.3通过C13下柱的焊接，经UT检测，收集数据如下：

焊缝缺陷统计表

从上表可知，C13下柱焊缝长度为252.27m，存在缺陷长度26.94m，合格率为89.32%，根据各种缺陷发生的频次绘制排列图如下：焊缝缺陷频数统计表序号项目频次频率累计频率（%）1夹渣4652.952.92观感不好1517.270.13未熔合1011.581.64气孔89.290.85咬边55.796.56裂纹22.398.87其它11.2100合计87100100制表人：曹仁时间：2005.11.3结论：从上图看，焊缝内部夹渣是影响焊缝一次合格率的重要因素。4617.434.852.269.6870100806040200%52.970.181.690.896.598.8100夹渣观感不好未熔合气孔咬边裂纹其它85101521焊缝缺陷排列图制图人：曹仁时间：2005.11.3

将钢结构现场焊缝的一次合格率制订为95%。

89.32%95%五、制订目标

目标可行性分析1、现状调查表明，焊缝不合格率100％－89.32％＝10.68％，其中焊缝内部夹渣占52.9％，是影响焊缝一次合格率的主要原因。本小组分析认为只要治理夹渣90%，即可将焊缝的一次不合格率降到10.68％*52.9%*90%=5%；2、同等条件下，现场另一拼装施工单位的焊缝一次合格率92.57%；

结论：焊缝一次合格率目标制订为95%是可行的。

根据排列图可以看出夹渣是影响焊缝一次合格率的主要原因，QC小组成员经过讨论，找出每一个工艺环节存在的问题，并深入分析其影响因素，综合各种原因绘制因果图如下：六、原因分析因果图焊接工艺不完善焊缝夹渣法环当地秋冬季节风大焊接方法不当机小型工具不到位焊工对新工艺不熟人培训不到位工序组织不协调沟通不好料焊条烘干温度不够焊丝上有油污等制图人：曹仁时间：2005.11.3未明确焊接方法七、要因确认序号末端因素确认内容确认方法确认人验证人结论1对焊工培训不到位所有参战焊工是否经过强化培训现场确认曹仁程国辉是要因2沟通不好项目部沟通方式是否使工序协调、指令畅通现场确认朱建伟曹仁非要因3焊条烘干温度不够焊条烘干温度是否符合要求现场确认刘进朱建伟非要因4焊丝上有油污等焊丝表面是否有油污、杂质等现场确认程国辉刘进非要因要因确认计划表续表序号末端因素确认内容确认方法确认人验证人结论5焊接工艺不完善焊接工艺是否能满足施工要求现场确认朱建伟曹仁是要因6小型工具不到位每个焊工是否配备了小型工具现场确认朱建伟程国辉非要因7焊接方法不当焊接方法是否合理、科学现场确认程国辉曹仁是要因8秋冬季节风大焊接区域风速是否超标现场确认梁钰刘进是要因制表人：曹仁时间：2005.11.3确认一：焊工培训不到位

确认方法：参战焊工83人，C13下柱焊接时仅强化培训了67人，未强化培训的焊工没掌握本工程焊接性，焊接素质较差，造成焊接随意性。

结论：是要因

确认二：沟通不好

确认方法：项目部建立了月例会、周例会制度，并有焊接记录，每一个焊口均有向施焊人员传达焊接工艺卡等有关技术资料。

结论：非要因

确认三：焊条烘干温度不够

确认方法：焊条烘干采用专用远红外烘干箱，所有焊条均有烘干记录、烘干温度符合要求。

结论：非要因确认四：焊丝上有油污等确认方法：焊丝为新购置的，且每盘焊丝开封后两天内用完，未与油污、杂质等接触。结论：非要因确认五：焊接工艺不完善确认方法：经“鸟巢工程”焊接专家组论证，CO2气体浓度需提高并优化焊接材料。结论：是要因确认六：小型工具不到位确认方法：按照工程进度在当地购买小型工具，能够满足工程所需。结论：非要因确认七：焊接方法不当确认方法：仰焊焊缝较多，质量难以保证；特殊钢焊接经验国内无从借鉴。结论：要因确认八：秋冬季节风大确认方法：C13柱采取局部防风，焊接区域测风速，发现仍有超标现象。结论：要因通过逐条确认，找出影响焊夹渣的主要原因是：1.焊工培训不到位

2.焊接工艺不完善3.焊接方法不当4.秋冬季节风大

针对要因找出的问题，QC小组通过课题研究会、现场分析等形式集思广益，一一磋商探讨，制订出可行的解决措施；并分片包干具体落实到人，直至排除或基本排除各因素对焊缝一次合格的影响。具体措施、对策见下表：八、制定对策序号要因对策目标措施负责人地点完成时间1培训不到位加强培训焊工素质达到要求参与鸟巢工程强化培训班，举办知识讲座程国辉施工现场05.11.92焊接工艺不完善改善工艺使焊工按照最佳工艺焊接提高CO2气体浓度；优化焊接材料曹仁施工现场05.11.113焊接方法不当优化方案焊接方法明确尽量减少仰焊；模拟焊接，电脑模拟组装曹仁施工现场05.11.144秋冬季节风大改善施焊环境手工电弧焊风速＜8m/s、CO2气体保护焊＜2m/s搭设整体防风棚刘进施工现场05.11.14对策表制表人：曹仁时间：2005.11.5

制订了切实可行的对策后，项目部从各方面配合其顺利实施，具体实施情况如下：（一）、强化质量意识，加强焊工的技能培训1、组织未强化培训的焊工参加鸟巢工程的焊工强化培训班。2、聘请大学院校的焊接老师进行现场指导。3、邀请鸟巢工程焊接专家组、国家焊接专家戴为志教授对焊工进行知识讲座。4、组织焊工相互之间进行技术交流。九、对策实施焊接老师和焊接专家在授课焊工相互交流会以下是实施情况照片:

效果检查：强化培训焊工顺利通过国家冶金焊考委的笔试和操作考试。现场所有焊工具有较高的实际操作技能和理论知识。焊工强化培训（二）、加强技术交流，改进焊接工艺

1、将原实芯焊丝盖面的焊接方法改为药芯焊丝或焊条盖面的焊接方法。药芯焊丝盖面和焊条盖面的焊接方法根据焊工自身技能的情况选用，不作限制。2、改用纯度更高的食品级纯CO2气体，纯度达99.99%。气体纯度高可降低夹杂和气孔产生的几率。效果检查：通过改进焊接工艺，经临时UT检测抽查，其焊缝内部质量和外观质量得到提高。

（三）、优化方案，明确焊接方法1、改变焊位。C13下柱焊接时，仰焊位较多，施焊时焊工需躺在地上焊接，对于保证焊缝的质量很困难，在C14下柱的拼装时我们采取小拼后构件翻身，将仰焊位改平焊、横焊、立焊位，这样就避免大部分的仰焊焊位。原仰焊需躺地上焊接构件小拼之后焊接2、特殊钢材焊口，现场模拟焊接。对于Q460E、GS-20Mn5V钢材的焊口，为了使焊工焊接时心中有数，按正式构件的材质、坡口形式制成试板，让参与焊接特殊钢材的焊工模拟焊接，焊后焊接技师、焊接老师进行讲评。模拟焊接焊接讲评3、运用电脑模拟增强组装精度。由于本工程的所有构件均为弯扭的箱型构件，在C14下柱拼装时，通过电脑三维模拟构件组装以及电脑放样来提高焊前坡口质量。全站仪定位电脑三维组装效果检查：焊工操作手法稳定；特殊钢焊接时焊工心中有数，不再惧怕；焊接前的坡口间隙、错边、垫板检查时100％合格。1、C13下柱焊接时采取的是局部防风，其焊接区域风速超标，在C14下柱焊接时采取整体防风。构件整体防风（四）、改善施焊环境，搭设整体防风棚效果检查：在焊接区域抽查检测风速10次，其风速均在1m/s左右，符合焊接时要求的风速。通过QC小组及参战职工的共同努力，C14下柱焊接顺利完成。经UT检测和统计，C14下柱焊缝总长315.35m，焊缝一次合格长度315.35-0.91=314.44m（其中Q460E、GS-20Mn5V焊接一次全部合格），C14下柱一次合格率为314.44/315.35=99.71%。较C13下柱的焊缝一次合格率大有提高。十、效果检查

C14下柱焊接结果统计表序号名称合计长度（m）备注C14下柱焊缝总长315.35m1夹渣0.04条状夹渣2未熔合0.153气孔0.2包括点状夹渣，一个缺陷按50mm计算4裂纹05咬边0.136外观成型0.39包括未焊满合计0.91效果图89.32%95%99.71%C13下柱合格率制定目标合格率C14下柱合格率通过QC活动后的优质产品通过QC活动后的优质产品

1、经济效益C14下柱焊接工期的缩短1.5天及焊缝一次合格率的提高赢得明显的经济效益，节约成本4.8万元左右。在C14下柱以后还有C15、C16等共16件上、下柱以及主桁架、次结构共45榀，将节约成本167万余元。2、社会效益（1）由于C14柱焊缝一次合格率的提高特别是Q460E钢、G