运用QC小组活动方法提高铝镁合金管道焊接合格率

摘要：

铝镁合金的电阻率小、密度低、线膨胀系数大、导热系数大、金属原子活性大、易氧化、属轻金属。铝镁合金管线常见于空气分离装置冷箱，具有管径大、壁厚厚，现场制作件多,焊接连续作业时间长，采用交流钨极氩弧焊，坡口加工费时、费力，组对难度大，内部清洁度要求高，质量不易保证等特点。本文结合国内某大型煤化工装置的一套冷箱内铝镁合金管道焊接工程实践，论述QC小组活动在提高焊接质量方面的应用所取得的成果，解决铝镁合金管道焊接施工的难点。该冷箱共有1200米铝镁合金管线，折合15500Dia-inch，由德国林德公司设计并供货。

关键词： QC小组、铝镁合金、交流钨极氩弧焊

中图分类号：C93文献标识码： A

1 引言

QC小组活动在近年来已被各行业所接受并推广应用。QC活动小组即在生产和工作岗位上从事各种劳动的职工，围绕企业的经营战略 方针目标和现场存在的问题，以改进质量，降低消耗，提高人的素质和经济效益为目的组织起来，运用质量管理的理论和方法开展活动的小组。其作用包括：提高人的素质，发掘人的潜能；预防质量问题和改进质量；有利于实现全员参加管理；增强人与人的团结和协作精神；改善加强管理工作，提高水平；提高小组的科学思维、组织协调、分析和解决问题的能力；有利于提高顾客的满意程度等7个方面。本文将针对工程实例，讨论QC活动小组在工程施工中的应用。

2 活动实施步骤

2.1 成立活动小组

首先QC活动小组不是针对某个已出现的问题成立的，在工程初期即应分析工程所包含的难点，成立若干个小组。在公司注册成立活动小组，一般注册为现场型，活动时间应从施工开始直至工程结束。小组成员应包含现场技术负责人、技术员、焊接技师、有一定技能经验的技术工种等岗位人员，必要时聘请外部专家。

2.2 制定活动计划，典型活动计划如表1

表1 QC小组活动计划

活动内容 3月 4 6-8月 9月

课题研究

现状调查，确定活动目标

原因分析，要因确定

制定对策，确定责任人

对策实施

效果检查，总结成果

计划时间 实际时间

2.3 选择课题

课题选择应有充分的理由，可以是施工难点，或已发现的施工质量薄弱环节，亦可以是为开发某一新工艺或应用新设备而成立的创新型课题。本文借鉴的实例有如下理由：①铝镁合金管线是整套装置的施工重点。为此,业主及总承包商非常关注。高标准施工有利于提高公司声誉。②铝镁合金焊接技术不好掌握，质量不易保证。③如果焊接合格率低,返修率高将影响施工进度。

2.4 现状调查

本文借鉴的实例现状为：①参加铝镁合金管线焊接施工的焊工只有4名是有经验的老师傅,其余全部为公司新招聘的徒工,项目于1月至3月对他们进行了现场培训。QC小组于3月15日进行了第一次调查，对16名参加培训的焊工每人抽取一道焊缝进行射线检测，共6道焊缝出现返片。②铝镁合金管线于3月5日开始预制，按设计要求对铝镁合金管线焊缝进行进行100%射线检测。QC小组于3月25日进行了第二次调查，对开工以来所拍片情况进行了统计,共23道焊缝出现返修。③两次调查共29道焊口出现返片，一次合格率90.3%，其缺陷分布情况如下表2：

表2 缺陷统计表

序号 缺陷 频数 累计频数 所占比例 累计比例

1 气孔 20 20 69% 69%

2 未熔合 6 26 21% 90%

3 裂纹 3 29 10% 100%

④根据上表得出缺陷饼分图1：

2.5 目标值的确定及可行性分析

①明确目标，目标值的设定满足工程要求即可，不宜过高。本文实例的目标值为：铝镁合金管线焊接一次合格率97%。对比如图2

②可行性分析如图3：

2.6原因分析及要因确认

通过对现场实际情况的调查，针对采用交流钨极氩弧焊焊接铝镁合金焊缝时产生的气孔认真调查取证，我们总结出了所有的影响因素。

①原因分析如图4：

②要因确认：

QC小组针对以上影响因素经过多次讨论，结合实际情况，我们制定了相应对策，从而确定了主要因素见下表3：

表3 要因确认表

序号 因素 造成的后果 确认方法 确认过程 要因确认

1 年轻焊工责任心不强 1.焊丝清理不认真,残留氧化膜

2.焊丝保护不好 现场调查 加强教育，严肃执行工艺纪律，可以解决。 非

2 水冷系统失灵 1.钨极烧损,电弧分叉.

2.焊接过程中断,焊缝表面氧化. 现场调查，

研究取证 造成烧损钨极，使电弧分叉，热量不集中；造成焊把过热及管路烧损，使焊接过程中断，从而使中间层氧化，是产生气孔的主要原因。 主

3 气带中水分及空气 1.开始焊接时,保护气体无作用.

2.弧柱中水分. 研究取证 气带中的水分可以通过暴晒手段清除；空气可以事先排出。 非

4 厚壁管不易清理 有残留氧化膜 现场调查 严格要求，采取适当的清理方法，可以解决。 非

5 清理方法不得当 1.母材残留氧化膜.

2.焊丝残留氧化膜 现场调查，

研究取证 造成母材和焊丝表面有残留氧化膜，是气孔的主要来源。 主

6 空气湿度大 1.母材表面水分.

2.焊丝表面水分.

3.电弧中水分. 现场调查，

研究取证 空气中的水分在母材和焊丝表面凝结，并进入弧拄区分解产生氢气，是气孔的主要来源 主

通过以上分析，确定影响焊接合格率的主要因素有：Ⅰ水冷系统失灵；Ⅱ清理方法不得当；Ⅲ空气湿度大。

2.7制定对策见表4

表4 对策表

序号 要因 对策 目标 措施 责任人 检查人 实施日期

1 水冷系统失灵 把原有的循环水改为流动水流动水 彻底解决 连通自来水，加排水管。 XX XX 2005.4

2 清理方法不得当 改进清理方法 将氧化膜彻底清理 采用化学清理与机械清理相结合的方法。 XX XX 2005.4

3 空气湿度大质量差 去湿 将空气相对湿度控制在75%以下 采用去湿机，碘钨灯，预热等措施。 XX XX 2005.4

2.8对策实施

①实施一 采用流动水冷却。原循环水冷却系统示意如图5a，新循环水冷却系统示意

如图5b：

回水

水泵

焊把 水桶

③实施二 改进清理方法

原清理方法：1、母材先用砂轮机打磨，再用带金属磨头棒式砂轮机精磨。

2、焊丝用钢丝绒清理。

新清理方法：1、母材先用砂轮机打磨，再用丙酮清洗坡口表面，再用带金属磨头的棒式砂轮机精磨 。

2、焊丝先用丙酮清洗，再用钢丝绒清理。

④实施三 去湿

铝镁合金管线焊接要求空气相对湿度在80%以下。在施工过程中，我们采用了空气去湿机去湿，碘钨灯烘烤去湿，局部加热去湿等方法。其中空气去湿机去湿与碘钨灯去湿适合于作业空间小，环境湿度不大（相对湿度低于90%）的情况。局部加热去湿适用于作业空间大，环境湿度大（相对湿度大于90%）的情况，效果明显，见示意图6：

加热炉

2.9效果检查

QC小组于4月21日预制施工结束后对所有预制焊缝拍片情况进行了统计，一次合格率达98.5%； 8月31日安装施工结束后对所有安装焊缝拍片情况再次进行了统计，一次合格率达97.9%。平均合格率98.2%，如图7。

3 结论

本文结合工程实例，通过对QC小组活动步骤的逐一阐述，解决了铝镁合金管道焊接施工过程中容易被忽视的3个问题，提高了焊接质量。说明QC活动小组的推广应用能够起到保证工程质量的作用。