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提高甬江桥钢梁主焊缝的焊接质量
2011-1-29
提高甬江桥钢梁主焊缝的焊接质量
（甬江桥项目QC小组成果报告）
1 小组概况
1.1 小组概况：
小组名称：甬江特大桥项目场内制作QC小组
成立日期：2009年8月
小组注册号：
小组类型：现场型
小组格言：保证生产质量，提高生产效率，解决实际问题
小组活动：每周五下午
课题名称：提高甬江桥钢梁主焊缝的焊接质量
本课题活动周期：2010.1-2010.6
课题完成时间：2010年6月
小组成员及组成情况：
1.2 小组活动制度
1）实行小组内部岗位分工负责制，各岗位人员协同配合，互相监督；
2）采取会议或集中讨论、及时汇总分析的活动方法；
3）每次活动小组出勤率在95%以上；
4）定期进行全面质量管理和QC 知识教育培训。

2 选题理由
宁波甬江特大桥是国道主干线宁波绕城高速公路东段的控制性工程，甬江大桥主桥设计为(54+166+468+166+54)m联塔分幅四索面组合梁斜拉桥方案，采用五跨连续半漂浮体系，空间密索型布置，由不同角度的144对斜拉索通过锚箱与钢箱梁外腹板连接；主跨468 m。

主梁采用钢梁与混凝土桥面板组合梁，二者通过剪力钉相结合。

钢梁部分由纵梁、横梁及小纵梁共同组成钢梁格体系（如下图），其中：纵梁每12m一个节段，每间隔4m设置一道横梁，每两道横梁之间设置一道小纵梁。

主桥钢梁梁段结构示意图
钢梁主体结构采用Q345qD钢，是桥梁钢结构广泛使用的一种钢材，具有良好的焊接性能。

设计要求焊接接头的力学性能不低于母材标准，
钢梁的焊接工序如下图所示，图中腹板与顶，底板之间的四条焊缝为钢梁主焊缝，由于钢梁顶底板板厚均大于24mm，焊接前需进行预热，预热后梁内进性CO2气保焊焊接，完成后外侧焊缝进行反面清根，然后用CO2气保焊打底，填充焊，最后用埋弧自动焊盖面焊。

主纵梁节段三维图
钢梁主焊缝的焊接是整个钢梁制作过程的重点和难点，主梁钢板采用24～50mm厚钢板，钢板外形尺寸大，焊缝密集焊接时易产生变形，焊缝超声波探伤需达到I级熔透合格。

如果焊缝质量一次合格率高，将减少人工及焊材费用，大大缩短工期，减少施工成本；同时一次合格率的提高可减少焊缝重复返修次数，避免了对焊接接头力学性能和组织性能产生过大影响，所以小组确定以“提高甬江桥钢梁主焊缝的焊接质量”为课题开展活动。

3 现状调查
现状一：
（1）焊接质量要求高，钢梁主焊缝全部为I级熔透焊缝（100%UT检测）其余部位为允许4mm未熔透II级焊缝。

（2）钢梁所用钢材为Q345qd的桥梁用高强钢，厚度从24mm到50mm不等。

本工程的焊接方法选用CO2气体保护焊（平、横焊位），埋弧自动焊（平焊）和焊条电弧焊（点焊，定位焊）。

其工艺参数如下表：
现状二：
对刚开始焊接的两段纵梁（编号为LB12L1B,LB12L2B）节段钢梁主焊缝无
现场外观质量检查存在的质量缺陷问题统计如下表：
根据上表进行统计分析及在现场仔细观察，发现影响焊缝的一次合格率主要是焊缝内部及部分焊缝外部存在着缺陷：
影响焊接质量因素统计表:
4 活动目标的制定及可行性分析
4.1 小组活动目标
根据现状调查，焊缝内部未熔合，气孔夹渣是影响焊缝一次合格率的主要原因，通过治理未熔合、气孔夹渣，即可明显降低焊缝的一次不合格率；
质量目标：一、二级焊缝全部达到设计及规范要求，UT探伤检测一次合格率达到95%，焊缝外观质量合格率达到95%以上，减少未熔合、气孔夹渣、咬
边等危害性缺陷。

4.2 活动目标的可行性论证
1）QC小组活动得到公司领导的支持；
2）我们小组成员具有良好的攻关能力和技术素质，有战胜困难和攻克难题的毅力和信心；
3）我们拥有大型钢结构焊接、吊装的实战经验和健全的质量保证体系，在钢结构焊接方面有一定的技术优势。

5 原因分析
经分析确定主要缺陷为未熔合，焊缝气孔、夹渣，咬边。

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：
6
6 要因确认
（1）通过分析后进行要因确认，见下表。

（2）为了进一步确定主焊缝一次检验合格率低的主要原因，我们对原因分析中的末端因素进行了一一论证。

论证一：焊接交底不详细焊工对新工艺不熟
论证二：焊工焊接水平不等
论证三：二保焊气体保护不够
7 制定对策
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率的影响。

具体措施、对策见下表：
8 对策实施
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：
（1）对焊工进行详细技术交底。

施工前，QC小组对工段、班组进行详细的技术交底，并明确各施工骤的责任人、监控人。

技术交底后，根据交底内容对焊接操作人员进行相应培训和考核，经考核认可后才能正式上岗进行焊接作业。

严格按上岗证书规定的作业范围以及工艺文件的技术要求进行焊接作业，严禁超出规定范围的作业现象发生。

（2）强化质量意识，严格控制施焊人员素质
焊接操作人员应持证上岗，没有相应焊接工艺的考试合格证书资质的焊工不能上岗；没有接受技术人员工艺交底，对焊接工艺不清楚的焊工不能上岗；不按工艺要求施焊的焊工不能上岗；焊缝外观质量达不到检验要求的焊工不能上岗；焊缝无损检测合格率达不到要求的不能上岗。

针对本工程厚钢板焊接困难的问题，请专家进行现场焊接指导，邀请焊接专家对所有焊工进行知识讲座，组织焊工进行技术交流等，验证考试、强化培训等。

通过对焊工进行的一系列培训，使每个焊工在上岗前具备较强的实际操作技能，QC小组成员对工程中出现的各种技术问题及时解决，大大加快了施工进度。

（3）检查供气情况
车间技术员宋成对气房气压，气流量等供气情况进行定期检查，保证气流量符合施工要求。

现场技术员宋成每日对气房内的气体压力进行查看，气流量不达标时立即停工，待气流量达标后再恢复施工。

（4）确保焊接工艺参数的落实
对焊工进行上岗前的教育，严格按本桥焊接工艺规程规定的焊接方法、焊接顺序、焊接工艺参数、预热要求、打磨修整要求进行施工。

注意焊前坡口的清理，每焊完一道焊缝需用钢丝刷清理药皮，避免气孔、夹渣的产生。

（5）焊接部位的清洁
技术员xxx负责安排对焊前清洁进行报检。

焊缝坡口及其两边各30～50mm 范围内应仔细清理，彻底地将铁锈、氧化皮、水分、油漆、油污、灰尘等杂质清除干净。

油污可以用纱布浸上丙酮进行拭擦，纱布擦脏了以后要换新的。

使用丙酮时要求注意通风。

铁锈及油漆等杂质可以采用砂轮机进行打磨，同时将坡口面
上大的凸起和凹坑打磨匀顺。

清理接头后，一般应在24小时之内完成焊接，以防接头再次生锈或被污染。

9 效果检查
6 合格率96% 95% 95%
小组成员经过检查追踪，通过上面对策的实施，钢梁主焊缝外观质量明显提高，结果表明以前常见的未熔合，气孔夹渣等缺陷明显减少。

UT探伤一次合格率明显提高，下表为焊缝质量一次合格率对比图：
活动对比图
结论：通过QC小组活动，我们跟踪后两节段钢梁主焊缝一次合格率明显高于之前，达到预期目标。

10巩固措施
（1）、针对潜在影响焊缝一次不合格率的原因制订预防措施，相关责任落实到人。

必要时可采取新的资源配置或更新工艺技术，以确保焊缝一次合格率的稳定提高。

（2）、根据此次QC小组活动取得的成功经验，将采取的施工措施编制成相应的作业方案，把已验证确实有效的纠正或预防措施纳入相应的制造工艺、技术文件和质量体系文件中，作为经验性文件并加以记录。

（3）、小组成员在活动中发现施工现场还存在很多影响焊缝质量一次合格率的潜在因素，如焊接人员责任心不强，违反制作工艺规范进行施工操作的情况时有发生；焊工调换岗位比较频繁，换岗后没有及时对工人进行岗前培训等；针对这些情况，小组成员在接下来的工作中加强了对施工人员的技能培训，同时要求制作人员严格按照制作工艺规范的要求进行操作。

在此基础上对2010年4至6月钢梁主焊缝外观质量和UT探伤一次合格率进行统计（见下表）,说明成果得到巩固。

焊缝一次合格率统计表：
11 今后的努力方向
（1）、通过本次活动，提高了场内制作水平，加快了施工进度，取得了满意效果。

小组成员的综合能力得到了全面的提高，特别是技术攻关能力的提高（2）、在今后的发展道路上，我们要继续加强对职工TQC理论的学习，不断提高全面质量管理水平，理论联系实际，继续深入实践QC小组活动。