(中國水利水電第三工程局有限公司， 陜西 西安 710077)

通過QC活動提高800MPa級鋼岔管洞內(nèi)焊縫一次探傷合格率

田海鵬陳明姜婭峰

(中國水利水電第三工程局有限公司， 陜西 西安 710077)

江蘇溧陽抽水蓄能電站鋼岔管為目前國內(nèi)抽水蓄能電站中體型最大的鋼岔管，也是首例800MPa級鋼材在洞內(nèi)原位組裝、焊接、水壓試驗項目。在解決3號大岔洞內(nèi)焊接施工焊縫一次探傷合格率偏低問題過程中，通過QC活動，找出產(chǎn)生質(zhì)量問題的具體原因；在1號大岔管洞內(nèi)焊接施工中，尋找出切實可行整改方法，成功提高了岔管洞內(nèi)焊縫探傷一次合格率。經(jīng)專家咨詢會論證，1號大岔通過加強施工過程質(zhì)量控制，免做水壓試驗，為同行業(yè)類似工程施工提供了借鑒依據(jù)和參考經(jīng)驗。

鋼岔管；洞內(nèi)焊縫；合格率；QC小組

1 工程概況

江蘇溧陽抽水蓄能電站地處江蘇省溧陽市天目湖鎮(zhèn)，位于蘇南地區(qū)負(fù)荷中心，電站安裝6臺單機容量250MW的可逆式水泵水輪發(fā)電機組，總裝機容量1500MW。水力系統(tǒng)采用一洞三機、壓力鋼管供/排水方式，壓力鋼管均為外包混凝土埋藏式。電站引水大岔管的主管直徑為9.2m，支管直徑為5.7m/7.0m，管壁材質(zhì)為800MPa級高強鋼，大岔設(shè)計試驗壓力為4.687MPa，HD值為3255m2。大岔管瓦片由日本三菱重工株式會社制作，瓦片試拼裝后運輸?shù)絿鴥?nèi)施工現(xiàn)場，中國水利水電第三工程局有限公司負(fù)責(zé)完成大岔管洞內(nèi)原位拼裝、焊接、水壓試驗、防腐等工序施工。大岔管安裝參數(shù)：主管直徑9.2m；支管直徑5.7m/7.0m；分岔角70°；鋼板厚度56～60mm；月牙肋厚度120mm；公切球直徑8050mm；岔管外形尺寸(長×寬×高)為12170mm×8050mm×13334mm。

2 小組概況

2.1 小組簡介

2014年7月1日，由中國水利水電第三工程局有限公司制造安裝分局溧陽部總工楊聯(lián)東擔(dān)任小組組長，以工程部、質(zhì)檢部骨干為組員的“溧陽雪山QC活動小組”正式成立。重點針對大岔管水壓試驗前整體拼裝焊接質(zhì)量進(jìn)行詳細(xì)了解，找出產(chǎn)生質(zhì)量問題的具體原因，并針對性采取解決措施，尋找出切實可行整改方法，以提高焊縫探傷一次合格率，小組主要簡介見表1。

表1 小組主要簡介

2.2 小組活動計劃

小組活動計劃見表2。

表2小組活動計劃

3 選題理由

a. 填補行業(yè)空白：本電站 800MPa級大直徑鋼岔管洞內(nèi)原位組裝、焊接施工在國內(nèi)尚屬首例，無借鑒經(jīng)驗，洞內(nèi)施工焊接環(huán)境差，地下水豐富、空氣濕度大，無法保證焊接質(zhì)量。

b. 面對工期緊、焊接工程量大，提高800MPa級鋼岔管洞內(nèi)焊縫一次探傷合格率已迫在眉睫。

c. 工程創(chuàng)優(yōu)需要：高標(biāo)準(zhǔn)達(dá)標(biāo)確保行業(yè)或省部級優(yōu)質(zhì)工程，爭創(chuàng)國家優(yōu)質(zhì)工程獎。

4 現(xiàn)狀調(diào)查

根據(jù)前期3號大岔管焊接施工情況，QC小組成員針對3號大岔管焊接情況進(jìn)行了調(diào)查，形成了調(diào)查統(tǒng)計表，見表3。

表3 3號大岔管前期縱縫焊縫探傷一次合格率統(tǒng)計

由表3可以看出：3號大岔焊接焊縫探傷一次合格率為97.3%，不滿足監(jiān)理、業(yè)主及達(dá)標(biāo)創(chuàng)優(yōu)合格率98%以上的要求。

5 確定目標(biāo)

5.1 目標(biāo)設(shè)定

目標(biāo)設(shè)定見圖1。

5.2 目標(biāo)可行性分析

目標(biāo)可行性分析見圖2。

小組成員通過對小組活動目標(biāo)進(jìn)行可行性分析后一致認(rèn)為，只要制定切實可行的措施并精心組織加以實施，目標(biāo)可以實現(xiàn)。

圖1 目標(biāo)設(shè)定

圖2 目標(biāo)可行性分析

6 原因分析

6.1 高強鋼焊接特點

a. 高強鋼焊接過程中，如果沒有預(yù)熱及嚴(yán)格控制層間溫度，將導(dǎo)致出現(xiàn)焊接缺陷(延遲開裂)的情況。應(yīng)根據(jù)鋼種、板料厚度、焊接方法等，進(jìn)行預(yù)熱與層間溫度的控制。

b. 電流及線能量過大將導(dǎo)致機械性能劣化，在高強鋼材料中表現(xiàn)非常明顯。

c. 焊接過程中由于弧光放電易在母材上引發(fā)開裂情況，因此開焊前必須設(shè)置引弧板，并采用逐步退焊法焊接。

6.2 現(xiàn)場影響焊接質(zhì)量的原因分析

QC小組通過對影響800MPa鋼岔管焊接質(zhì)量的原因進(jìn)行分析,并從人、機、料、法、環(huán)五個方面梳理出了12條末端因素。

7 要因確認(rèn)

QC小組成員對于圖3所列出的12條末端因素，運用調(diào)查表，逐條進(jìn)行了分析，以確定要因，分析結(jié)果見表4。

圖3 原因分析因果

類 別序號末端因素要 因 論 證確定方式論證結(jié)果人的因素1缺乏日本高強鋼焊接經(jīng)驗對參與焊工進(jìn)行培訓(xùn)考試現(xiàn)場測試要因2焊前交底不仔細(xì)技術(shù)員向焊工交代焊接順序、方法等內(nèi)容調(diào)查分析非要因機器因素3焊機穩(wěn)定度不夠檢查更換電器元件調(diào)查分析非要因4溫控箱不穩(wěn)定檢查更換線路調(diào)查分析非要因材料因素5焊接尺寸不精確現(xiàn)場督導(dǎo)進(jìn)行檢查現(xiàn)場驗證非要因6碳棒的選擇根據(jù)焊接位置選擇碳棒分析攻關(guān)非要因7焊條烘干、發(fā)放對焊條烘干、發(fā)放進(jìn)行記錄跟蹤現(xiàn)場驗證要因方法因素8焊接方法選擇不當(dāng)焊接方法選擇不當(dāng)會增加焊接變形量分析攻關(guān)非要因9焊接順序不合理制定正確的焊接順序,可以提高焊接質(zhì)量分析攻關(guān)非要因10焊接線能量偏大對電流、電壓進(jìn)行記錄,控制線能量調(diào)查分析要因環(huán)境因素11腳手架搭設(shè)不合理合理搭設(shè)腳手架,可以使焊工得到良好的施焊位置現(xiàn)場驗證非要因12施工空間狹小選擇身材瘦小的焊工施焊現(xiàn)場驗證非要因

經(jīng)過多次的分析、討論、驗證，QC小組最終確定影響鋼岔管洞內(nèi)焊接一次探傷合格率的要因如下：

a. 缺乏日本高強鋼焊接經(jīng)驗。

b. 焊條烘干、發(fā)放。

c. 焊接線能量偏大。

8 制定對策

QC小組進(jìn)行了多方面的分析，根據(jù)要因按照5W1H原則制定對策表，見表5。

表5 對策實施計劃

9 對策實施

9.1 實施一要因：工人缺乏日本高強鋼焊接經(jīng)驗

先對焊工進(jìn)行高強鋼焊接理論培訓(xùn)，將高強鋼的焊接操作步驟和細(xì)節(jié)告知焊工，并加強焊工的質(zhì)量意識學(xué)習(xí)。培訓(xùn)完畢后，每個焊工進(jìn)行橫焊、立焊、平焊、仰焊的焊接練習(xí)，專家進(jìn)行現(xiàn)場指導(dǎo)，熟練后進(jìn)行試板焊接、力學(xué)檢測。對工人在操作中出現(xiàn)的問題進(jìn)行分析，召開質(zhì)量座談會，相互進(jìn)行交流。根據(jù)熟練程度對焊工進(jìn)行明確分工，將橫焊、立焊、平焊、仰焊責(zé)任到人，并制定有效的激勵措施，及時進(jìn)行獎懲。

9.2 實施二要因：焊條的烘干、發(fā)放、回收

焊條發(fā)放、回收記錄表中增加了焊條批號。除原來焊條管理中的保管、烘焙及發(fā)放有專人負(fù)責(zé)外，在現(xiàn)場設(shè)置了專門的廢棄焊條和焊條頭收集箱，在物資部倉庫設(shè)置總的回收桶，并增加了廢棄的焊條及焊條頭返回的現(xiàn)場記錄，保證焊條質(zhì)量具有可追溯性。

9.3 實施三要因：焊接線能量過大

嚴(yán)格按照工藝要求,現(xiàn)場專人監(jiān)督電流、電壓、線能量，并記錄1號鋼岔管焊接熱輸入量(線能量)，匯總后控制成果見表6。

表6 1號鋼岔管焊接熱輸入量統(tǒng)計表

續(xù)表

注表中每條焊縫焊接線能量最大、最小值為記錄的焊工線能量的最大、最小值，平均值為記錄的焊工所有線能量的算術(shù)平均值。

10 效果檢查

10.1 目標(biāo)檢查

對策實施后，小組成員對鋼岔管洞內(nèi)焊接探傷結(jié)果及時進(jìn)行統(tǒng)計，以驗證對策的正確性及可行性。一次合格率統(tǒng)計見表7～表8。

表7 3號大岔管后期環(huán)縫焊接探傷一次合格率統(tǒng)計

表8 1號大岔管焊縫一次合格率統(tǒng)計

根據(jù)表8統(tǒng)計結(jié)果顯示，QC小組實現(xiàn)了預(yù)定目標(biāo)：

a. 主控項目：全部合格。

b. 一般項目：滿足規(guī)范規(guī)定要求，3號岔管活動后的一次探傷合格率達(dá)到99.9%，1號岔管活動后的一次探傷合格率達(dá)到100%。

c. 允許偏差項目：符合規(guī)范要求。

d. 外觀質(zhì)量：達(dá)到優(yōu)良。

10.2 經(jīng)濟(jì)、社會效益

a. 節(jié)省材料費：悶頭工藝錐安裝材料費用總計約5.59萬元，具體組成如下：焊機及電費等綜合費用約3.5萬元；使用氧氣62瓶×20元/瓶=1300元、乙炔25瓶×85元/瓶= 2125元，兩項共計3425元；使用LB-116焊條700kg，單價25元，合計1.75萬元。

b. 安裝人工費：3號大岔悶頭及工藝錐安裝施工，安裝工8人，焊工10人，起重工3人，工期1.5個月，合計人工工資約18.9萬元。

c. 免做水壓試驗費用：1號大岔焊接一次合格率為100%，免做水壓試驗，節(jié)省應(yīng)力測試等費用約為150萬元，節(jié)約工期1.5個月。

以上各項合計節(jié)省資金約174.49萬元，工期節(jié)省3個月。同時，根據(jù)2號、4號小岔、3號大岔施工經(jīng)驗，通過對1號大岔加強施工過程質(zhì)量控制，按照《江蘇溧陽抽水蓄能電站1號鋼岔管免做水壓試驗專家評審意見》1號大岔免做水壓試驗。鋼岔管免做水壓試驗在抽水蓄能電站尚屬首次，可以為行業(yè)規(guī)范的編制、類似工程施工提供借鑒依據(jù)和參考經(jīng)驗，贏得了業(yè)主、監(jiān)理、行業(yè)的好評，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

10.3 無形價值

通過這次QC小組的活動，小組成員的個人綜合能力得到了顯著提高，增進(jìn)了各組員之間的協(xié)作能力，提高了團(tuán)隊合作精神，增強了解決問題的信心。為解決以后可能出現(xiàn)的問題打下了堅實的基礎(chǔ)。無形價值自我評價見表9，無形價值自我評估雷達(dá)圖見圖4。

表9 無形價值自我評價

圖4 無形價值自我評估雷達(dá)

11 鞏固措施

a. 經(jīng)過項目部批準(zhǔn)，對高強鋼的焊接從焊材的存放、烘焙、發(fā)放及焊接次序等有效的做法，通過技術(shù)文件、施工技術(shù)措施和作業(yè)指導(dǎo)書的形式固定下來。

b. 對高強鋼焊接的施工人員進(jìn)行質(zhì)量教育，并在每周開展質(zhì)量例會，不斷增強每個員工的質(zhì)量意識。

c. 每條縫開焊前，質(zhì)量管理人員認(rèn)真做好檢查計劃并在施焊過程中進(jìn)行巡查，把住高強鋼焊接質(zhì)量關(guān)。

d. 做好有效的施工考核獎懲制度，加強質(zhì)量考核，提高施工人員的質(zhì)量意識和專業(yè)素質(zhì)。

通過本課題，小組對已經(jīng)取得的成果制定了鞏固措施，并形成作業(yè)指導(dǎo)書，發(fā)給高強鋼施工人員。在接下來的其他施工項目中，小組將推廣800MPa級鋼岔管焊接中的成功經(jīng)驗，繼續(xù)做好焊接技術(shù)管理各項工作，保證這些項目的高水平焊接質(zhì)量。

12 小組活動總結(jié)及展望

a. 通過全體QC小組成員的努力，在各相關(guān)部門的支持下，通過對影響高強鋼焊接的各因素進(jìn)行了梳理，并對其主要影響因素提出了有針對性的整改計劃和措施，成功地將該工程中高強鋼的焊接質(zhì)量提高到本次QC小組活動的設(shè)定目標(biāo)，使其符合《水電水利工程壓力鋼管制作安裝及驗收規(guī)范》(GB 50766—2012)的標(biāo)準(zhǔn)，順利地完成了本次QC小組的活動目標(biāo)，取得的效果顯著。同時，增強了小組成員的自信心，提高了小組成員開展QC活動的積極性。

b. 隨著高強鋼焊接質(zhì)量的不斷提高，豐富了高強鋼的焊接經(jīng)驗，總結(jié)出了一套成熟的焊接工藝和管理體制，為后續(xù)類似工程施工奠定了基礎(chǔ)。

c. QC小組對本次活動中成功的做法和經(jīng)驗進(jìn)行了總結(jié)，并將活動中取得的成功經(jīng)驗運用到其他項目的強鋼焊接過程中，積極將QC小組成果進(jìn)行推廣運用。

《提高800MPa級鋼岔管洞內(nèi)焊縫一次探傷合格率》課題現(xiàn)已順利結(jié)題，QC小組這種新的管理模式促進(jìn)了技術(shù)創(chuàng)新，提高了工程質(zhì)量，取得的效果顯著。下一階段，QC小組將進(jìn)行《提高天圓地方壓制成型精度》的課題研究，繼續(xù)推廣QC小組活動，以期提高工程質(zhì)量。

Improvementofgrade800MPasteelbifurcatedpipetunnelweldprimaryflawdetectionqualificationratethroughQCactivity

TIAN Haipeng, CHEN Ming, JIANG Yafeng

(ChinaWaterConservancyandHydropowerThirdEngineeringBureauCo.,Ltd.,Xi’an710077,China)

Jiangsu Liyang pumped storage power plant steel bifurcation pipe has the maximum body type in domestic pumped storage power stations at present. It is also the first case of grade 800MPa steel materials in tunnel in-situ assembly, welding and hydraulic test projects. When the problem of low primary flaw detection qualification rate of No. 3 big bifurcation tunnel welding construction welds is solved, concrete reasons of quality problems are discovered through QC activities. Solutions are adopted in a targeted mode during No. 1 big bifurcation tunnel welding construction. Actual and feasible improvement methods are discovered for successfully improving primary flaw detection qualification rate of bifurcated pipe tunnel welds. Water pressure test is avoided in the No.1 big bifurcation through strengthening quality control in the construction process according to demonstration of expert consultion conference, thereby providing reference basis and reference experience for construction similar projects in the same industry.

steel bifurcated pipe; tunnel weld; qualification rate; QC team

10.16616/j.cnki.10-1326/TV.2017.12.010

TV523

A

2096-0131(2017)12-0039-06