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P9～P18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-20Mn5V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（100％UT檢測），焊縫余高0～1mm，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）。該工程為中國一冶重點工程，質量目標：確保“長城杯”，爭創“魯班獎”，故焊接分項工程合格率必須在95％以上。小組名稱一冶工安國家體育場項目部QC小組活動課題提高鋼結構現場焊縫的一次合格率小組類型攻關型注冊登記號一冶工安字200502號小組榮譽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成果一等獎活動時間2005年11月1日活動次數10二、小組概況小組成員

姓名性別年齡學歷職稱職務組內分工承擔工作魏雅珍女35大學工程師辦公室主任推進者指導QC活動曹仁男31大專工程師技術負責人組長總負責技術負責張志海男26大專工程師檢測負責人副組長質量監測程國輝男41高中焊接技師工長組員對策實施劉進男25大學助理工程師經營部長組員課題調查會議記錄梁鈺男23大專助理工程師施工員組員聯絡協調朱建偉男47大專工程師質檢員組員檢查效果

三、選題理由公司管理方針誠信守法，滿足顧客需求；持續改進，打造精品工程，預防污染，保障安全健康

項目質量目標焊縫一次合格率95%存在的差距現狀：焊縫一次合格率89.32%差距：95％-89.32％＝5.68％選擇活動課題提高鋼結構現場焊縫的一次合格率四、現狀調查序號名稱缺陷長度（m）備注C13下柱焊縫長252.27m1夾渣14.25條狀夾渣2未熔合3.103氣孔2.50包括點狀夾渣，一個缺陷按50mm計算4裂紋0.925咬邊1.546外觀成型4.63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，收集數據如下：

焊縫缺陷統計表

從上表可知，C13下柱焊縫長度為252.27m，存在缺陷長度26.94m，合格率為89.32%，根據各種缺陷發生的頻次繪制排列圖如下：焊縫缺陷頻數統計表序號項目頻次頻率累計頻率（%）1夾渣4652.952.92觀感不好1517.270.13未熔合1011.581.64氣孔89.290.85咬邊55.796.56裂紋22.398.87其它11.2100合計87100100制表人：曹仁時間：2005.11.3結論：從上圖看，焊縫內部夾渣是影響焊縫一次合格率的重要因素。4617.434.852.269.6870100806040200%52.970.181.690.896.598.8100夾渣觀感不好未熔合氣孔咬邊裂紋其它85101521焊縫缺陷排列圖制圖人：曹仁時間：2005.11.3

將鋼結構現場焊縫的一次合格率制訂為95%。

89.32%95%五、制訂目標

目標可行性分析1、現狀調查表明，焊縫不合格率100％－89.32％＝10.68％，其中焊縫內部夾渣占52.9％，是影響焊縫一次合格率的主要原因。本小組分析認為只要治理夾渣90%，即可將焊縫的一次不合格率降到10.68％*52.9%*90%=5%；2、同等條件下，現場另一拼裝施工單位的焊縫一次合格率92.57%；

結論：焊縫一次合格率目標制訂為95%是可行的。

根據排列圖可以看出夾渣是影響焊縫一次合格率的主要原因，QC小組成員經過討論，找出每一個工藝環節存在的問題，并深入分析其影響因素，綜合各種原因繪制因果圖如下：六、原因分析因果圖焊接工藝不完善焊縫夾渣法環當地秋冬季節風大焊接方法不當機小型工具不到位焊工對新工藝不熟人培訓不到位工序組織不協調溝通不好料焊條烘干溫度不夠焊絲上有油污等制圖人：曹仁時間：2005.11.3未明確焊接方法七、要因確認序號末端因素確認內容確認方法確認人驗證人結論1對焊工培訓不到位所有參戰焊工是否經過強化培訓現場確認曹仁程國輝是要因2溝通不好項目部溝通方式是否使工序協調、指令暢通現場確認朱建偉曹仁非要因3焊條烘干溫度不夠焊條烘干溫度是否符合要求現場確認劉進朱建偉非要因4焊絲上有油污等焊絲表面是否有油污、雜質等現場確認程國輝劉進非要因要因確認計劃表續表序號末端因素確認內容確認方法確認人驗證人結論5焊接工藝不完善焊接工藝是否能滿足施工要求現場確認朱建偉曹仁是要因6小型工具不到位每個焊工是否配備了小型工具現場確認朱建偉程國輝非要因7焊接方法不當焊接方法是否合理、科學現場確認程國輝曹仁是要因8秋冬季節風大焊接區域風速是否超標現場確認梁鈺劉進是要因制表人：曹仁時間：2005.11.3確認一：焊工培訓不到位

確認方法：參戰焊工83人，C13下柱焊接時僅強化培訓了67人，未強化培訓的焊工沒掌握本工程焊接性，焊接素質較差，造成焊接隨意性。

結論：是要因

確認二：溝通不好

確認方法：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焊人員傳達焊接工藝卡等有關技術資料。

結論：非要因

確認三：焊條烘干溫度不夠

確認方法：焊條烘干采用專用遠紅外烘干箱，所有焊條均有烘干記錄、烘干溫度符合要求。

結論：非要因確認四：焊絲上有油污等確認方法：焊絲為新購置的，且每盤焊絲開封后兩天內用完，未與油污、雜質等接觸。結論：非要因確認五：焊接工藝不完善確認方法：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。結論：是要因確認六：小型工具不到位確認方法：按照工程進度在當地購買小型工具，能夠滿足工程所需。結論：非要因確認七：焊接方法不當確認方法：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。結論：要因確認八：秋冬季節風大確認方法：C13柱采取局部防風，焊接區域測風速，發現仍有超標現象。結論：要因通過逐條確認，找出影響焊夾渣的主要原因是：1.焊工培訓不到位

2.焊接工藝不完善3.焊接方法不當4.秋冬季節風大

針對要因找出的問題，QC小組通過課題研究會、現場分析等形式集思廣益，一一磋商探討，制訂出可行的解決措施；并分片包干具體落實到人，直至排除或基本排除各因素對焊縫一次合格的影響。具體措施、對策見下表：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焊工素質達到要求參與鳥巢工程強化培訓班，舉辦知識講座程國輝施工現場05.11.92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05.11.113焊接方法不當優化方案焊接方法明確盡量減少仰焊；模擬焊接，電腦模擬組裝曹仁施工現場05.11.144秋冬季節風大改善施焊環境手工電弧焊風速＜8m/s、CO2氣體保護焊＜2m/s搭設整體防風棚劉進施工現場05.11.14對策表制表人：曹仁時間：2005.11.5

制訂了切實可行的對策后，項目部從各方面配合其順利實施，具體實施情況如下：（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老師進行現場指導。3、邀請鳥巢工程焊接專家組、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。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：強化培訓焊工順利通過國家冶金焊考委的筆試和操作考試。現場所有焊工具有較高的實際操作技能和理論知識。焊工強化培訓（二）、加強技術交流，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雜和氣孔產生的幾率。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。

（三）、優化方案，明確焊接方法1、改變焊位。C13下柱焊接時，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，在C14下柱的拼裝時我們采取小拼后構件翻身，將仰焊位改平焊、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，焊后焊接技師、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C14下柱拼裝時，通過電腦三維模擬構件組裝以及電腦放樣來提高焊前坡口質量。全站儀定位電腦三維組裝效果檢查：焊工操作手法穩定；特殊鋼焊接時焊工心中有數，不再懼怕；焊接前的坡口間隙、錯邊、墊板檢查時100％合格。1、C13下柱焊接時采取的是局部防風，其焊接區域風速超標，在C14下柱焊接時采取整體防風。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1m/s左右，符合焊接時要求的風速。通過QC小組及參戰職工的共同努力，C14下柱焊接順利完成。經UT檢測和統計，C14下柱焊縫總長315.35m，焊縫一次合格長度315.35-0.91=314.44m（其中Q460E、GS-20Mn5V焊接一次全部合格），C14下柱一次合格率為314.44/315.35=99.71%。較C13下柱的焊縫一次合格率大有提高。十、效果檢查

C14下柱焊接結果統計表序號名稱合計長度（m）備注C14下柱焊縫總長315.35m1夾渣0.04條狀夾渣2未熔合0.153氣孔0.2包括點狀夾渣，一個缺陷按50mm計算4裂紋05咬邊0.136外觀成型0.39包括未焊滿合計0.91效果圖89.32%95%99.71%C13下柱合格率制定目標合格率C14下柱合格率通過QC活動后的優質產品通過QC活動后的優質產品

1、經濟效益C14下柱焊接工期的縮短1.5天及焊縫一次合格率的提高贏得明顯的經濟效益，節約成本4.8萬元左右。在C14下柱以后還有C15、C16等共16件上、下柱以及主桁架、次結構共45榀，將節約成本167萬余元。2、社會效益（1）由于C14柱焊縫一次合格率的提高特別是Q460E鋼、G