1、提高鋼結構現場焊縫的一次合格率中國一冶國家體育場（鳥巢）項目部QC小組 發布人：曹 仁一、工程概況 國家體育場（鳥巢）工程為2008年北京奧運會主會場。其設計新穎，空間鋼結構由24榀門式桁架圍繞著體育場內部碗狀看臺區旋轉而成，結構組件相互支撐、形成網格狀構架，組成體育場整體的“鳥巢”造型。場內可容納10萬人同時觀看比賽。 我單位承接鋼結構工程的現場拼裝及其焊接任務（計從P9P18線的工作任務）。 國家體育場鋼結構焊接特點 1、焊接量大及板厚大，其一件組合柱（含上、下柱）在現場拼裝的焊縫數量達540余米；組合柱的內柱的板厚全部超過60mm，外柱最薄的為36mm。 2、特殊鋼（Q460E、GS-2

2、0Mn5V鑄鋼）的焊接，其中Q460E鋼的焊接，根據數據庫的搜索，Q460E鋼日本曾焊接過板厚最厚80mm，而我們焊接的Q460E板厚達110mm，這在世界上是首次大板厚、大規模使用。其余鋼材材質為Q345GJD。 3、焊接質量要求高，所有現場拼裝焊縫為一級焊縫（100UT檢測），焊縫余高01mm，焊縫寬度偏差不超過3mm，焊縫外觀成型美觀等。 施工現場的焊接方法選用結合現場情況、生產率以及焊接變形小的特點，本工程的焊接方法選用CO2氣體保護焊（平、橫、立焊位）和手工電弧焊（仰焊位）。 在時間緊、任務重、現場施工難度大的情況下，為保證焊接質量，我項目部QC小組選擇了“提高鋼結構現場焊縫的一次合

3、格率”為課題開展QC小組活動。小組名稱一冶工安國家體育場項目部QC小組 注冊登記號一冶工安字00502號成立時間2005年8月5日小組類型攻關型活動課題提高鋼結構現場焊縫的一次合格率活動時間2005年11月1日至2005年12月3日活動次數10小組榮譽1、中國一冶優秀QC成果一等獎2、中國冶金建設協會優秀QC成果一等獎3、全國工程建設優秀質量管理小組QC成果二等獎二、小組概況姓 名性別年齡學歷職 稱小組職務承擔工作魏雅珍女35大學工程師推進者指導QC活動曹 仁男31大 專工程師組長總負責 技術負責張志海男26大 專工程師副組長質量監測程國輝男41高中焊接技師組員對策實施劉 進男25大 學助理工

4、程師組員課題調查 會議記錄梁 鈺男23大專助理工程師組員聯絡協調朱建偉男47大專工程師組員檢查效果小組成員 三、選題理由項目部的焊接目標鋼結構 現場焊接 合格率達到94%以上客觀存在通病現場鋼結構焊接時，存在焊縫返修情況，焊接合格率為89.2%選擇活動課題提高鋼結構現場焊縫的一次合格率序號名稱缺陷長度（m） 備注1夾渣17.25條狀夾渣2外觀成型2.633未熔合2.10包括點狀夾渣，一個缺陷按50mm計算4氣孔2.505咬邊1.546裂紋0.92包括未焊滿合計26.94制表人：曹仁 時間：2005.11.3 通過C13下柱的焊接，經UT檢測現場統計， C13下柱焊縫長度為252.27m，合格長

5、度225.33m，合格率為89.32%，見下表：四、現狀調查 C13下柱焊縫不合格長度統計表 焊縫缺陷頻數統計表序號 項目頻數 頻率（） 累計頻率（%） 1夾渣5864.064.02外觀成型99.873.53未熔合88.782.44氣孔88.791.15咬邊55.596.66裂紋22.298.97其它11.1100合計91100100制表人：曹仁 時間：2005.11.3制圖人：曹仁 時間：2005.11.3焊縫缺陷排列圖 結論：從上圖看出，焊縫內部夾渣是影響焊縫一次合格率的重要因素。36.4018.25854.672.8064.073.582.491.196.698.9100夾渣觀感不好未熔

6、合氣孔咬邊裂紋其它8589219120406080100累計頻率%頻數五、制訂目標 小組將鋼結構現場焊縫的一次合格率制訂為95%。89.32%95%現狀目標 目標可行性分析 1、調查表明，焊縫不合格率10089.3210.68，其中焊縫夾渣所占頻率為64，小組分析認為，只要治理夾渣90%，可將不合格率降為10.68-10.68 64%90%=4.53%，則焊縫一次合格率14.53%=95.47%95。 2、同等條件下，現場另一施工單位的焊縫一次合格率94.16%。 結論：焊縫一次合格率目標制訂為95%是可行的。 六、原因分析因 果 圖焊接工藝不完善焊縫夾渣焊接區域環境差工序安排不合理焊道清渣困

7、難技術素質低人培訓不到位組織不協調溝通不好焊材使用時不規范制圖人：曹仁 時間：2005.11.3操作工序混亂責任心不強考核制度不完善焊機老化機電流/電壓調節失靈料焊材質量不合格焊條未按要求烘干焊絲上有油污等小型工具不到位法環風速超標科學性合理性不強七、要因確認序號末端因素驗證方法確認過程負責人結論1考核制度不完善調查分析項目部的5#文件關于焊工考核辦法,明確規定了焊縫一次合格與返修長度的獎懲辦法劉 進非要因2培訓不到位調查分析參戰焊工83人， C13下柱焊接時僅強化培訓了67人，未強化培訓的焊工技術素質較差曹 仁3溝通不好調查分析項目部建立了月例會、周例會制度，并有焊接記錄，每一個焊口均有向施

8、焊人員傳達焊接工藝卡等有關技術資料程國輝非要因4小型工具不到位現場驗證按照工程進度在當地購買小型工具，能夠及時消除在焊接過程中的缺陷梁 鈺非要因是要因續表序號末端因素驗證方法確認過程負責人結論5焊機電流/電壓調節失靈現場驗證項目部在本工程開工前按鳥巢工程焊接專家組驗證好了的焊機品牌，新購置40臺CO2氣體保護焊機、30臺直流焊機劉 進非要因6焊材質量不合格調查分析所有焊材都有合格的焊材質量證明書，且每批焊材按規范要求復檢合格后才能使用，有焊材質量復檢報告曹 仁非要因7焊條未按要求烘干現場驗證焊工使用的焊條均采用遠紅外烘干箱烘干，焊條烘干由專人負責，所有焊條均有烘干記錄，烘干溫度符合規范要求朱建

9、偉非要因8焊絲有油污等現場驗證焊絲為新購置的，且每盤焊絲開封后兩天內用完，焊接前均未與油污、雜質等接觸朱建偉非要因續表序號末端因素驗證方法確認過程負責人結論9工序安排不合理理論分析仰焊焊縫較多，質量難以保證；特殊鋼焊接經驗國內無從借鑒程國輝10焊接工藝不完善理論分析經鳥巢工程焊接專家組論證，CO2氣體濃度需提高并優化焊接材料曹 仁11風速超標現場驗證10次檢測焊接區域的風速，CO2氣體保護焊焊接區域平均風速4.8m/s，手工電弧焊焊接區域平均風速10.5m/s，均大于規范要求（規范要求： CO2氣體保護焊焊接區域風速小于2m/s，手工電弧焊焊接區域風速小于8m/s）梁 鈺制表人：曹仁 時間：2

10、005.11.3是要因是要因是要因 八、制定對策序號要因對策目標措施負責人地點完成時間1培訓不到位加強培訓使焊工技術素質達到要求 參與鳥巢工程強化培訓班；聘請老師指導；舉辦知識講座；組織焊工相互交流會 程國輝施工現場05.11.92工序安排不合理優化方案工序安排合理盡量減少仰焊；模擬焊接；電腦模擬組裝曹 仁施工現場05.11.143焊接工藝不完善改善工藝使焊工按照最佳工藝焊接 提高CO2氣體濃度；優化焊接材料曹 仁施工現場05.11.114風速超標改善施焊區域環境手工電弧焊風速8m/s、CO2氣體保護焊風速2m/s搭設整體防風棚劉 進施工現場05.11.14制表人：曹仁 時間：2005.11.

11、3（一）、強化質量意識，加強焊工的技能培訓 1、組織未強化培訓的焊工參加鳥巢工程的焊工強化培訓班。 2、聘請大學院校的焊接專業老師鄭玉林副教授進行現場指導。 3、邀請鳥巢工程焊接專家組成員、國家焊接專家戴為志教授對焊工進行知識講座。 4、組織焊工相互之間進行技術交流。由焊接技術強的焊工來講授焊接過程中操作心得。九、對策實施焊接老師和焊接專家在授課焊工相互交流會以下是實施情況照片: 效果檢查：強化培訓的焊工順利通過國家冶金焊考委的筆試和操作考試。焊工強化培訓 （二）、優化方案，明確焊接工序 1、改變焊位。仰焊位較多，施焊時焊工需躺在地上焊接，對于保證焊縫的質量很困難，我們采取小拼后構件翻身，將仰

12、焊位改平焊、橫焊、立焊位，這樣就避免大部分的仰焊焊位。原仰焊需躺地上焊接構件小拼之后焊接 2、特殊鋼材焊口，現場模擬焊接。對于Q460E、GS-20Mn5V鋼材的焊口，為了使焊工焊接時心中有數，按正式構件的材質、坡口形式制成試板，讓參與焊接特殊鋼材的焊工模擬焊接，焊后焊接老師進行講評。模擬焊接焊接講評 3、運用電腦模擬增強組裝精度。由于本工程的所有構件均為彎扭的箱型構件，在拼裝時，通過電腦三維模擬構件組裝、電腦放樣以及利用全站儀定位來提高焊前坡口組裝質量。全站儀定位電腦三維組裝 效果檢查：通過改變焊位，焊工操作手法穩定；模擬焊接，特殊鋼焊接時焊工心中有數，不再懼怕；模擬組裝，焊接前的坡口間隙、

13、錯邊、墊板檢查時100合格。（三）、論證科學性，改進焊接工藝 1、將原實芯焊絲蓋面的焊接方法改為藥芯焊絲或焊條蓋面的焊接方法。藥芯焊絲蓋面和焊條蓋面的焊接方法根據焊工自身技能的情況選用，不作限制。 2、改用純度更高的食品級純CO2 氣體，純度達99.99%。氣體純度高可降低夾渣和氣孔產生的幾率。 效果檢查：通過改進焊接工藝，經臨時UT檢測抽查，其焊縫內部質量和外觀質量得到提高。 1、C13下柱焊接時采取的是局部防風，其焊接區域風速超標，采取整體防風可有效杜絕風速對焊接的影響。構件整體防風（四）、改善施焊環境，搭設整體防風棚 效果檢查：在焊接區域抽查檢測風速10次，其風速均在1.03m/s左右，

14、符合焊接時要求的風速。 1、2005年12月2日，我們對C14下柱的焊接質量進行檢查，C14下柱焊縫總長度315.61m，不合格長度1.17m，焊縫一次合格長度314.44m，則C14下柱焊縫一次合格率為99.63%。十、效果檢查序號名稱合計長度（m）備 注1夾渣0.05條狀夾渣2未熔合0.233氣孔0.24包括點狀夾渣，一個缺陷按50mm計算4裂紋05咬邊0.256外觀成型0.40包括未焊滿合計1.17C14下柱焊縫不合格長度統計表活動前后焊縫一次合格率對比柱狀圖活動前目標活動后8085909510089.32%95%99.63% 合格率%制圖人：曹仁 時間：2005.11.3質量證明材料本

15、工程的焊縫超聲波檢測單位上海寶冶工程技術公司檢測站出具的證明材料！ 通過實施QC活動，對現場鋼結構的焊接技術改進，達到并超過了預定的目標值，使該工程一次性通過北京市“結構長城杯”驗收。通過QC活動后的C14下柱通過QC活動后的優質產品2、社會效益 （1）在施工階段，公司及總公司各兄弟單位組織了多次現場技術交流和觀摩學習，擴大了本項目的知名度。 （2）我們運用QC方法提高了工程質量，讓業主相當滿意。業主將原不包含在合同范圍內的4000t的任務直接承包給我們。 （3）本項目的技術實力提高了企業在當地的知名度，為企業在當地開展市場打下基礎。我單位在北京相續承接了幾個工程。 （4）為企業向非冶金行業建

16、筑發展提供了技術支持。3、無形效益 大家在這次活動中，不僅增強了攻克難關的自信心，提高了解決問題的能力，而且還加強了集體的團隊協作精神。活動前團隊精神質量意識個人能力自信心活動后TQM知識5432154321543215432154321項 目自我評價活動前(分)活動后(分)質量意識 34個人能力24TQM知識34自信心24團隊精神35 結論：通過雷達圖可以看出小組成員在以上五個方面均得到較大的提高。 為了使活動成果有效的保持和繼續提高，我們針對各項對策實施后的效果，小組采取一系列措施： 1、對該項技術和施工方法進行了進一步的總結完善，并形成了技術工法（編號：YYGF005-02)。 2、將QC成果推廣到項目的C9、C10、C11、C12、C15、C16、C17等上、下柱以及屋頂主桁架. 3、小組采取以上措施后,于2006年2月10日對C17下柱的焊接質量數據進行了再次收集,如下表。十二、鞏固措施序號名稱合計長度（m）備 注1夾渣0.05條狀夾渣2未熔合0.193氣孔0.21包括點狀夾渣，一個缺陷按50mm計算4裂紋05咬邊0.186外觀成型0.39包括未焊滿合計1