11 P91焊接QC成果发布材料-中油一建

1工程概况抚顺石化公司80万吨/年乙烯装置中，为裂解气压缩机透平驱动提供超高压蒸汽的管线是整个装置工艺管线施工的重点和难点。该管线材质为A335Gr.P91，管线设计压力为12.76MPa，试验压力高达38.96MPa，设计温度为530℃，管线最大直径为DN500mm，最厚壁厚为32.54mm。P91管线工程量清单序号材质规格型号焊道数量1A335Gr.P91Φ323.9×21.4462A335Gr.P91Φ355.6×23.83123A335Gr.P91Φ406.4×26.1944A335Gr.P91Φ508×32.54555A335Gr.P91Φ33.4×4.5516A335Gr.P91Φ33.4×9.0927A335Gr.P91Φ60.3×11.0718A335Gr.P91Φ60.3×8.7419A335Gr.P91Φ114.3×11.13510A335Gr.P91Φ168.3×14.271 总计 882小组概况小组名称抚顺项目P91管道焊接施工QC小组小组课题确保A335Gr.P91管道焊接质量注册时间2010.04.02注册编号2011QC-01-02本课题活动次数12小组成员情况姓名文化程度职称职务及工作组内职务备注薛防震本科高级工程师项目总工程师组长负责QC小组活动的组织协调杨亚星本科工程师乙烯装置技术质量经理副组长负责QC小组活动的实施及资料整理杨玉勇专科工程师乙烯装置技术部主任成员负责QC小组活动的实施及资料整理张建锋本科助理工程师工艺工程师成员负责QC小组活动的实施及检查陈周技校 质检员成员过程监控及实施检查刘申民技校电焊技师电焊班长成员操作实施袁延军技校 电焊工成员操作实施武小芒本科高级工程师公司质量部经理顾问QC小组活动顾问周林本科高级工程师项目副经理顾问管道施工技术顾问刘新海技校高级技师集团公司焊接技能专家顾问焊接技能指导该材质管道为裂解气压缩机透平提供超高压蒸汽，需确保其焊接质量该材质焊接是抚顺项目首次施焊，管理人员和焊工素质有待于提升该材质焊接热影响区有淬硬倾向，易出现冷裂纹和弧坑微裂纹3选题理由确保A335Gr.P91管道焊接质量4活动目标及可行性分析确保P91管道焊接接头一次合格率达到98%以上且消除表面缺陷可行性之一我公司已在独山子乙烯和兰州乙烯装置等数套装置中施工过P91管道，具备成熟的施工经验可行性之二可行性之四有成熟的工艺管道施工指导文件公司、项目部领导高度重视，由公司、集团公司的5专家团队的专项指导可行性之三由公司的标杆施工队承担此项施工任务，其焊工综合素质在公司名列前茅调查1技术准备情况QC小组成员对编制的《铬钼钢管道施工方案》和《焊接工艺指导书》（WPS）等施工技术文件进行了确认，认为相关技术准备满足施工要求，且有操作性较强的P91施工，为正式施工提供了较强的技术支持。5现状调查调查2：人员准备情况为确保焊接一次合格率，QC小组利用P91管道加工后的余料制成焊接试件，由持有FeⅢ材料施焊资格且经现场考试合格的焊工进行模拟焊接，并对试件进行外观检查和无损检测。试件共拍片72张，一次合格率仅为87.5%。经统计，主要缺陷为气孔，且出现了2处弧坑微裂纹，远低于98%目标的要求，从而给P91管道正式焊接施工带来了非常大的挑战。在听取了小组成员的汇报后，项目部对此给予高度重视，商议后暂缓了P91管道的正式焊接。试件接头质量调查表序号焊缝号拍片数量一次返片数量缺陷性质合格率P91TEST180合格87.5%P91TEST281气孔（圆形）P91TEST381气孔（圆形）P91TEST483夹渣（条形）、气孔（圆形）P91TEST581气孔（圆形）P91TEST680合格，弧坑微裂纹P91TEST782气孔（圆形）P91TEST881气孔（圆形）P91TEST980弧坑微裂纹P91试件缺陷统计表序号缺陷类型频数（次）累计频数（次）频率（%）累计频率（%）1气孔（圆形）111178.678.62弧坑微裂纹21314.392.93夹渣(条形)1147.1100气孔是影响焊接质量的主要缺陷焊接试件缺陷排列图6第一次PDCA循环6.1原因分析6.2要因确认序号末端原因确认方法确认结果确认人要因判断1管理人员对P91材质特性不了解调查分析管理人员对P91材质及焊接性能不熟悉杨亚星否2焊工对P91材质的焊接性不了解调查分析电焊工对P91材质及焊接性能不熟悉杨亚星是3电焊工焊接技能不足调查分析电焊工是合格焊工且经入厂考试合格陈周否4焊工操作方法不当现场验证电焊工操作方法不当刘申民是5电焊机性能和电流电压不稳定现场验证电焊机性能符合要求陈周否6焊条保温桶性能不符合要求现场验证焊条保温桶符合要求陈周否7母材缺陷现场验证母材本身无缺陷张建峰否8焊材焊接性不好现场验证焊材焊接性能较好陈周否续表序号末端原因确认方法确认结果确认人要因判断9焊材焊接性不好现场验证焊材焊接性能较好陈周否10焊接材料烘干不符合要求调查分析焊材烘干符合要求张建峰否11接头组对尺寸不符合要求现场测量焊缝组对尺寸符合要求张建峰否12预热温度及层间温度不符合要求现场测量预热温度及层间温度符合要求张建峰否13背部充氩保护不完善现场验证背部无氧化现象张建峰否14层间清理不彻底现场验证焊条脱渣性较差，层间清理不彻底张建峰是15后热及热处理不符合要求现场验证后热及热处理符合要求张建峰否16防风措施不完善调查分析防风措施不完善杨玉勇是6.3制定对策序号要因对策目标措施地点完成时间负责人1焊工对P91材质的焊接性不了解加强培训与指导掌握P91焊接技巧及相关知识，增强责任心用多媒体讲解P91相关知识，请专家讲解焊接性及技巧现场及会议室2010.9.20杨亚星2焊工操作方法不当现场指导与纠正焊工操作保证电焊工操作方法得当焊接技能专家现场纠正和指导焊接，消除不正确的焊接操作方法施工现场2010.10.5刘申民3层间清理不彻底加强层间清理确保层间清理满足要求加强现场检查和监督，强化焊工自检施工现场2010.10.5张建峰4防风措施不完善完善防风措施保证焊接境风速小于2m/s制作可拆卸的全封闭防风棚，避开大风天气作业施工现场2010.10.5杨玉勇针对焊工对P91材质焊接性生疏、不了解等情况，小组成员通过网络查阅大量的资料，并在公司焊接专家的指导下，结合P91管线生产厂家提供的焊接手册和指南，对施工人员和管理人员进行了理论知识培训，使他们掌握了P91管道焊接的重点环节和过程控制要点，以及焊接接头脆性和潜在的质量、安全隐患，以期他们能从本质上对P91这种材质充分了解，加强关键点的控制，增强他们的责任心。对策1加强培训与指导6.4对策实施集团公司焊接技能专家刘新海在现场对焊工进行培训与讲解实施效果：通过培训与指导，施工管理人员和焊工充分了解了P91的焊接性和焊接过程中容易出现的问题和应对措施。根据前期的分析和现场查证，2名焊工的操作方式不正确导致大量焊接缺陷的出现。QC小组成员通过观察操作手法后，认为主要是电弧长度控制问题，且未掌握焊材及焊接熔池的特性。QC小组在集团公司焊接技能专家和项目经验丰富的焊工技师的共同协助下，纠正2名焊工操作中存在的问题，并对焊接工艺参数做了补充和完善：明确要求不得采用大电流焊接，短弧多层多道焊操作，焊条摆动范围小于焊条直径的3倍。另外要求在打底焊接时，两名焊工对称操作并相互检查根部成型质量。对策2：现场指导与纠正焊工操作焊接过程中两名焊工对称施焊并相互检查实施效果：经专家和QC小组成员现场验证，出现问题的2名焊工纠正了不正确的操作手法，均能严格按照修订后的焊接工艺参数施焊，消除了这一过程中潜在的不合格因素。同时通过培训与磨合，加强了同一焊道的两名焊工操作的协调性和互补性。在对试件的缺陷清理时，我们发现填充层靠近母材坡口和熔合线附近有密集气孔并伴有夹渣。经分析，其原因在于焊工对层间清理工作不够重视，以及清理的方法不正确所致。针对上述问题，我们要求焊工务必加强层间清理，自己先检查合格后再继续焊接。另外对焊工层间清理打磨手法进行了培训，不允许磨光机对缺陷部位“开槽”，清除缺陷后至少将缺陷部位打磨至焊条能伸到根部的形状和尺寸，便于观察熔池和熔池中气体的逸出。对策3：加强层间清理焊缝层间缺陷产生部位示意图实施效果：经现场验证和过程检查，层间清理和打磨都达到了既定的要求和目标。根据现场情况分析，产生气孔的最重要的影响因素就是防风措施设置不当。P91管道施工时，正值抚顺当地的风季，且风向不定，虽然风速不大，但和相对湿度的共同作用下，直接导致大量气孔的产生。为此，我们做了4顶可拆卸式的组合防风棚，一方面保证作业空间的风速不超标，另一方面保证良好的通风，使焊工免受烟尘之困。管廊上安装时，在不能安装防风棚的位置用管廊结构和脚手架配合搭设防风棚，以保证焊接环境符合要求。对策4：完善防风设施可拆卸式防风棚实施效果：通过完善防风措施，使作业空间内风速几乎为零，杜绝了环境因素导致气孔的产生。6.5效果检查检查数据：射线检测：380张返修数量：5张合格率：98.7%结论：合格率达到目标并形成了“质量控制模板”第一次PDCA循环效果检查新问题：焊道表面弧坑部位发现微裂纹意见：展开新一轮PDCA循环坡口打磨与制备点焊部位预热点焊部位焊接经优化的“搭桥点焊”加热带安装焊缝组对成型P91管道焊接质量控制模板保温层安装焊道预热保温充氩保护密封设施预热、焊接过程温度控制焊接后热及热处理7第二次PDCA循环7.1现状调查我们对前期完成的所有焊道表面的弧坑部位进行了检查，45道焊口共检查了75个弧坑部位，发现微裂纹8处。7.2原因分析弧坑微裂纹产生的原因分析图7.3要因确认序号末端原因确认方法确认结果确认人要因判断1焊工责任心差现场验证、考核焊工均能按照技术要求和工艺指导书的要求认真进行检查，能达到QC小组的要求杨玉勇否2检测人员责任心差现场验证、考核检测人员均能按照操作、评定，满足要求杨亚星否3焊工打磨处理方式不正确现场验证接头打磨时磨光机的角度不正确，不能有效清除缺陷杨亚星是4检查人员不足现场验证有4名专职的质检员和多名检测人员配合检查杨亚星否5焊工经验欠缺，检查不到位现场验证焊工均能按照要求进行检查，检查方法正确，认真张建峰否6设备性能不稳定现场验证、试验设备性能能稳定，对这类缺陷无明显的影响因素张建峰否续表序号末端原因确认方法确认结果确认人要因判断7焊接材料管理不当现场验证焊接材料的烘干、发放、回收管理符合规定杨玉勇否8焊接材料使用不当现场验证焊材的使用符合技术要求杨玉勇否9焊工运条操作手法不当现场验证、试验焊工收弧手法不正确致熔池冷却速度过快陈周是10检测方法不当现场验证检测方法导致过高的漏检率，不便于发现缺陷杨亚星是11检测时机不当现场验证检测在焊后热处理后进行，符合规范要求杨亚星否12环境温度过低现场验证环境温度大于5度张建峰否13风速过大现场验证风速不大于2m/s张建峰否7.4制定对策序号要因对策目标措施地点完成时间负责人1焊工打磨处理方式不正确加强培训与指导改善打磨方式，清除弧坑微裂纹专人培训打磨技巧，监督检查及引导相结合现场2010.9.20杨亚星2焊工运条操作手法不当加强操作技能引导杜绝因焊工操作不当导致的弧坑裂纹改变收弧方式改善运条手法现场2011.4.15陈周3检测方法不当调整检测方法杜绝因检测方法不当导致的漏检、漏判适用放大镜采用PT检测现场2011.4.15杨亚星对策1：加强焊工打磨培训与指导弧坑位置修磨时，只需要对接头收弧处用磨光机与弧坑平行轻微打磨即可，打磨面保持平滑，便于缺陷的观察和判定。一旦确定为弧坑微裂纹，仍采用与弧坑平行打磨的方式清除微裂纹，并将打磨处修整与原焊道、母材平滑过渡。7.5对策实施实施效果：通过培训，焊工均掌握了正确的打磨方式。对策2：加强操作技能引导经调查和现场验证，焊工操作手法不正确体现在两个方面，第一是收弧方式不正确，第二是表面修磨手法不正确。在指导时，我们要求焊工避免在接头位置直接灭弧，平焊或接近平焊的位置采用画圈法收弧，其他位置采用反复断弧法收弧或外带收弧法，避免熔池中的熔渣及有害气体不能及时逸出和弧坑快速冷却导致的缩孔及裂纹。实施效果：焊工均掌握了收弧方式，为消除弧坑裂纹起到了决定性作用。对策3：调整检测方法一些细微的裂纹和近表面的非开口类缺陷，用裸眼或裸眼加放大镜的方法观测不到，导致漏检。为此，在前面要求焊工打磨接头弧坑的基础上，增加了渗透检测复查，同时对部分焊接接头的热影响区进行了抽检，扩大了检验范围。实施效果：通过裸眼检测和渗透检测相结合的方式，杜绝了漏检和漏判。复检前期接头45个，发现4个弧坑微裂纹并处理完毕；后期检测43个，未发现弧坑微裂纹焊接合格率＞98%消除弧坑微裂纹表面检测射线检测最终结果7.6效果检查累计拍片608张一次返修7张一次合格率98.8%.8活动效果无针对性和可操作性较强的质量控制措施接头质量及焊工技能质量控制措施与管理经验总结形成了详细的质量管理措施，管理与实战经验得到提升活动前活动后合格率87.5%焊工操作方法不当合格率98.7%，焊工技能得到提升，满足施工需求；消除了弧坑微裂纹。焊接合格率87.5%，接头出现弧坑微裂纹焊接合格率达到98%以上且消除表面缺陷焊接合格率98.8%，消除了焊接接头表面缺陷活动前状况目标值最终效果活动效果与目标值社会效益业主、监理和总包商对此结果十分满意，为公司博得了良好的社会信誉和声誉；公司在承揽包含此类材质的工程上将产生较大的潜在效益。经济效益工期比原计划缩短了14天节约费用总计196440元9巩固措施在后续的施工中为管理和施工人员创造了更多的机会，使QC活动常态化，使更多的员工能自发的从事QC活动，对施工现场潜在的质量问题进行分析研究，找出解决问题的方法。进一步修订和完善了项目部编制的《铬钼钢管道施工方案》（FSXM-YXZZ-JSCS-050-2010）和《P91管道焊接质量控制要点》（FSXM-YXZZ-ZLWJ-002-2011）。10总结及今后打算有问题不可怕，可怕的是没有一颗解决问题的恒心。回顾整个QC活动，此次P91管道焊接既是挑战又是机遇，虽然之前对P91管道接触并不多，但是通过小组成员查找资料、请教专家、集中讨论，最终找到了解决问题的方法，圆满实现预定目标。此次活动使小组成员深深地体会到了全过程控制的深刻意义，提高了我们运用QC方法分析问题、解决问题的能力，增进了质量改进意识，取得了一定的经济效益及社会效益。总结学习与提高与规范化加强QC知识的学习和工具的运用，以提高全体人员质量管理和质量控制的意识和手段，为提高施工质量和施工管理质量共同努力。今后打算形成了《P91管道焊接质量控制要点》（FSXM-YXZZ-ZLWJ-002-2011），作为工程公司2011～2012年度科技研发项目“乙烯装置技术研究与集成”之《P91管道施工工艺导则》的一部分内容，推进P91管道焊接施工管理规范化和标准化。恳请专家点评指正谢谢！