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1、钢结构工程中焊接变形质量控制 一、小组概况：本小组是一个具有较强QC理论基础和丰富实践经验的QC小组，小组成员是项目部的主要技术骨干，都接受过四川三峡认证公司、省、市、十一局的TQC培训教育。 QC小组概况小组名称万家寨体育活动中心QC小组课题类型管理型课题名称钢结构工程中焊接变形质量控制成立时间2007年4月10日小组人数7人活动时间2007.04.102007.08.25活动频次15次/月活动出勤率100%累计活动频次75次小组成员简介姓名组内分工学历职称岗位担任工作TQM培训张玉华组长大专工程师项目经理提供帮助QC方案策划40h李源春副组长本科助 工质检员制定实施计划、质量监督48h李强
2、力技术顾问大专助 工项目副经理组织实施QC40h刘 天组员大专助 工施工员方案实施48h刘芝峰记录员大专工程师施工员方案实施40h李建安组员高中/电焊工班长方案实施40h冯仓驹组员高中/电焊工方案实施32h二、选题理由由于在万家寨体育馆工程中钢屋架起承载和支撑作用，设计对钢结构的要求很高，因为钢结构的质量不仅影响到其它工序，而且对整体工程质量起着十分重要作用，同时在安全方面也起着十分重要的作用。在钢结构安装施工过程中，特别是在气割下料或焊接时，由于在加热或冷却过程的不均匀性的存在，十分容易导致结构内部产生应力，这些应力的存在，最终可能出现结构发生变形，从而降低装置钢结构的承载能力和使用寿命。外
3、形尺寸超差还可能对其他安装工序产生影响，如果这种变形所引起的尺寸过大，还可能造成工件报废或返工，造成人力和物力的浪费，使工程成本增加，这种情况是施工单位所最不想看到的工之前，我们就想到了钢结构制作中可能产生变形这一问题，并引起大家的重视。我们总结了以往的施工经验，想办法控制由于焊接所产生的残余应力，防止发生结构变形，使该项工程的钢结构施工质量最终达到设计要求。为此我们QC小组把“钢结构工程中焊接变形质量控制”作为此次小组活动的课题”，并希望能够通过此次活动使钢结构焊接形变质量达到设计要求。三、选择课题1、 钢结构具有强度高、重量轻、抗震性能好、施工速度快等特点，在现代公共建筑中会出现一系列的质
4、量问题，导致各种安全事故的发生。2、 为了防止各种质量问题导致的安全事故的发生，我们从开始制作钢屋架前的每一个环节入手、分析论证出现形变的原因、针对原因找出主要因素，制定实施防范措施，确保钢屋架整体安装的质量安全，最终保证本工程质量合格。四、 现状调查（1） 普遍调查2007年4月，本小组查资料发现在以前所干的工程，抽取了不同时间、不同地点的钢结构工程，在这些工程中往往会出现钢结构焊接顺序不当、焊接质量未达到要求、下料方法不当、卡具使用方法不当等等一些质量安全事故的发生。 (2)实际调查工程的各质量问题的百分比统计如下：出现的质量情况出现的次数所占百分比累计百分比焊接顺序不当485353%焊接
5、质量未达到要求161871%下料方法不当121384%卡具使用方法不当8993%其他67100%总计90100% 以上问题及数量是我们在以往实际施工过程中的施工记录和质量检查结果中整理出来的，而且钢结构的结构形式、材料、结构尺寸、强度要求以及变形量和此次钢屋架要求基本相同，因此对这次钢结构制作，特别是防止钢结构制作变形有着重要的指导意义，可供借鉴。小组根据调查统计表做出了钢结构焊接形变质量问题排列图：从排列图中我们明显可以看出，影响钢结构制作质量的主要问题是：焊接顺序不当, 此类问题占钢结构制作质量所有问题的53，占质量问题的第一位，所以在此次钢结构的制作中，必须十分重视焊接顺序问题，要根据设
6、计要求，对焊接顺序适当进行调整，使之能够达到设计要求，这也就是我们小组这次活动确定的主攻方向。五、目标设定 1、目标设定：经过以往记录统计，钢结构变形超达20，均需要经过校正才能合格，因此对施工进度和施工质量影响很大，也在人力和物力上造成很大的浪费，增加工程成本，对工期也产生影响，大家经过多次反复讨论研究后表示，钢结构是这次施工的重要工序，而且工程量很大对整个工程的影响也很大，因此我们一定要把钢结构制作过程中的变形控制在最低，最后把目标确定为6。下面是目标活动柱状图： 2、目标值分析目标值可行性分析领导重视项目部领导亲自参加本QC小组的活动，人员力量得到保证资金保障经项目部领导研究决定，如需购
7、买除基本条件以外的材料和设备，将予以资金支持成员素质高操作水平可达到要求经济论证小组成员的文化程度高，有极强的管理能力及丰富的工作经验根据钢结构工程目前合格率现状，只要条件适宜，大家齐心协力，精益求精，目标值是可达到的要提高钢结构焊接形变质量合格率，所需材料，人工费不多。通过标准化管理后，可加快进度，能达到目标值要求，投资小，收效大，并给企业创造出好的社会效益和经济效益目标值可行六、原因分析（一）造成钢屋架工程焊接变形的原因分析1、原材料 表面有锈蚀、麻点或划痕a、材料不规范（1）b、原材料进场后标识不清（2）c、无防雨措施（3）2、施工过程 A、零、部件加工 切面质量、矫正和成型、边缘加工、
8、制孔机切割精度a、下料人员水平不高，考虑不全面（4）b、下料方法不当（5）c、号样马虎，编号不清，没有统筹安排，长短搭配不一，没有按规定的方向取料（6）d、切割截面与钢材垂直度有偏差（7）B、钢构件预拼装、组装构件连接处几何截面尺寸、梁连接处的腹板中心线偏移、受压构件弯曲失高a、 端部铣平长度平面度、垂直度偏差（8） b、 构件安装和水平位置不符合要求（9）c、 安装焊缝坡口角度钝边不符合要求（10）d、 组装尺寸不准确平直，强制装配（11）e、 梁连接处的腹板中心线偏移（12）f、 轴线交点错位（13）g、 预拼装所用的支撑和平台没，没有测量找平（14）C、钢结构安装焊接焊缝表面缺陷、预垫和
9、后垫处理、焊缝尺寸偏差a、 构件没有采取自动焊接（15）b、 操作人员技术不熟练（16）c、 选择焊条型号与主体金属强度不相对应，且焊条没有烘干（17）d、 焊前杆件和锥头没有定位架定位就开始点固焊（18）e、 焊接电流掌握和焊接通电时间（19）f、 焊接顺序不当（20）g、 焊道焊完后没有及时清理检查（21）h、 焊接时在台座上或在重叠的构件上没有设置夹具、固定卡具（22） D、成品保护不足a、 没有归类码放、地面放置不平（23）b、 吊装时起吊点(即中心)没有找对，导致起吊不稳使之形变（24） 3、管理制度a、没有严格履行工序交接制度(25) b、奖罚制度落实不够（26）七、要因确认序号末
10、端因素要因确认结论1料场不规范各种型号、规格的钢材重叠堆放在一起，没严格按规划位置摆放，料场底部为自然地面，泥土较多，垫木直接支在自然地面上，上面用现场的路缘石做基底找平次要因素2原材料进场后标识不清分区堆放，用标牌标识加以区别，专人负责，已得到解决次要因素3无防雨措施下雨天相对较少，仓库已贮备彩条布，下雨前及时派人覆盖次要因素4下料人员水平不高，考虑不全面此人对钢结构制作起着至关重要的作用，一旦出错，后道工序根本无法保证次要因素5下料方法不当严格根据工艺要求和规范要求，预留切割余量、加工余量以及焊接收缩余量主要因素6号样马虎，编号不清，没有统筹安排，长短搭配不一，没有按规定的方向取料号料统筹
11、安排，长短搭配，先大后小；对焊缝较多，加工量大的构件先号料，同一构件拼装时同时号料次要因素7切割截面与钢材垂直度有偏差切割质量要求切割截面与钢材不垂直度控制在允许偏差之内次要因素8端部铣平长度平面度、垂直度偏差严格铣平质量，达到合格要求的平面度、垂直度次要因素9构件安装和水平位置不符合要求通过现场示范操作，通过事后检查，已得到解决次要因素10安装焊缝坡口角度钝边不符合要求切割后进行清除边缘熔瘤和飞溅物以及毛刺，达到焊缝组合严密次要因素11组装尺寸不准确平直，强制装配现已对操作工人进行技术培训，度量钢构件时，操作人员一定要注意尺子0位，同时，拉尺子松紧要适宜。次要因素12梁连接处的腹板中心线偏移
12、下料时考虑到起拱高度，已按规范要求起拱，以得到解决次要因素13轴线交点错位认真阅读图纸和图集，精确下料尺寸，已得到解决次要因素14预拼装所用的支撑和平台没，没有测量找平对组装平台进行找平处理，达到规范要求的平面度，使得组装顺利次要因素15构件没有采取自动焊接加工屋架采用自动焊接，小构件或零星构件采用手工焊次要因素16操作人员技术不熟练对全体操作工人进行技术培训，强化质量意识，责任意识，通过事后检查，已得到解决。主要因素17选择焊条型号与主体金属强度不相对应，且焊条没有烘干根据规范和设计要求，采用与焊接主体钢构件同型号的焊条次要因素18焊前杆件和锥头没有定位架定位就开始点固焊焊前定位，认真检查完
13、毕后进行点焊次要因素19焊接电流掌握和焊接通电时间减小焊接电流；缩短焊接时间次要因素20焊接顺序不当严格焊接次序和进行规范操作，此问题已得到解决主要因素21焊道焊完后没有及时清理检查及时清理焊道，检查有无漏焊次要因素22焊接时在台座上或在重叠的构件上没有设置夹具、固定卡具此问题严重影响到钢结构的质量主要因素23没有归类码放、地面放置不平严格落实管理方法，责任人落实到人次要因素24吊装时起吊点(即中心)没有找对，导致起吊不稳使之形变起点前进行认真检查和核对构件起点点位置，进行试吊次要因素25没有严格履行工序交接制度完善“三检制”和工序交接制度,定期检查落实情况次要因素26奖罚制度落实不够重奖重罚
14、，层层落实，责任到人次要因素八、制定对策对策表小组对末端因素进行确认，制定以下对策表：序号主要原因对策目标措施负责人完成日期焊接顺序不当根据结构技术条件要求重新制订焊接顺序。保证构件受热均匀采用分中对称焊法李源春刘 天2007.4.20焊接技术达不到要求对部分焊工进行焊接技术培训，针对结构焊接进行技能训练。提高部分焊工的技术理论水平和实际操作技能由高级技师进行有针对性训练，进行理论和实际能力考核。李建安李源春2007.5.63下料方法不当。根据具体图纸要求和安装需要，重新制订下料方法。使板材不变性， 达到规定要求。使用双火焰法同时切割。冯仓驹李建安2007.5.84专用夹具使用不当。对夹具的使
15、用进行指导。防止焊接过程中的变形。将卡具用到适当的位置。李建安李源春2007.5.12九、实施对策1、 重新制订焊接次序。 采用分中对称焊法，及用两名电焊工在构件两端同时相向或相反方向施焊； 在对称位置上采用相同电流和电压； 要特别注意，两个焊工进行焊接时，其焊接速度一定要保持一致； 从中间向外分段焊接以减少局部过热的不均匀性和不对称性，从而控制焊件的变形。 图4 分中对称焊示意图2、在施工之前对焊工进行培训在施工之前, 对焊工进行有针对性的培训, 让有经验丰富的老技师进行示范，并进行以下方面的内容和要求： 焊接过程中要掌握正确焊接顺序； 在焊接之前，要按照焊接工艺文件的有关规定，调整好焊接参
16、数，如电流和电压，要在要求范围之内，不能过大或过小；3、重新制订下料方案 采用双火焰法； 板两侧同时切割； 双火焰的热度或者说热能量要保持相对一致。4、合理使用夹具，所谓合理就是在进行焊件组对夹合时，要夹的位置和夹紧力要合适。根据中性轴原理，焊封纵向变形如图所示，采用适当的方法，将两块一般用U型夹子加紧，十分有效。 固定用型钢 固定用型钢 夹具 工件 型钢夹具焊接结构使用原理图十、效果检查对策实施后, 小组在施工的每个阶段按照对策表的要求, 分别对每个要因的实施效果进行核查落实，对变形量进行了统计，验证对策的正确性及可行性并将最终结果进行记录。通过小组活动使本次钢结构制作质量达到了目标要求，变
17、形量控制在规定范围之内，且由原来的20降到了现在的4.8，实现了本次活动确定的质量目标。下面使本次小组活动的目标完成情况柱状图：由于领导的重视和广大参战员工的积极努力，特别是由于我们小组全体成员的共同努力，使钢结构制作质量达到了预期的效果，受到了工程监理和业主的认可和好评，还在万家寨水利枢纽电视台和万家寨人风采上做了报道。十一、巩固措施1、经过项目部技术部批准，将钢结构制作的焊接次序、下料方法以及夹具的使等有效的做法，通过技术文件、施工技术措施和作业指导书的形式固定下来。2、坚持每周质量例会制度，针对具体施工项目进行质量教育，不断增强每个员工的质量意识3、每项工程开工前，认真做好检验计划，对检
18、验过程进行策划，把住工程质量关。4、完善工程质量考核办法，加强工程质量考核，设立专项质量奖金，奖励优秀，对因为工作失职或未能达到要求的人员进行处罚。此外，由于工程的顺利完工也使我局的信誉得到提高，进一步得到了用户的信任，为我局的生存和发展作出了贡献。因为今后类似的工程还会很多，因此小组对已经取得的成果制定了巩固措施，并将已经成熟的施工方法固定下来，这样做既可为我局钢结构制作经验的积累，也可以防止今后类似不合格的发生。十二、完成课题的体会及今后打算经过小组成员的一致努力，本次QC活动循环过程中，基本上按照计划的要求进行，小组成员各负其责，解决了钢结构制作过程中的变形问题，完成了本次活动确立的目标。由于所采取的措施是有效的因此使这次钢结构制作在保证质量的前提下，一次施工合格率明显提高，提高了生产效率，降低了施工成本，取得了较好的经济效益。经过后期工序的继续施工，证明此次小组针对钢结构制作所采取的措施是有效的，避免了钢结构制作的变形, 达到的标准规定要求。万家寨体育馆钢结构制作成功，顺利的完成了工序交接，同时也为整个工程安装的圆满完成奠定了基础。