提高钢轨现场焊接头一次合格率Word下载.docx
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3
郑亚军
35
本科
质量负责
4
成思文
28
进度负责
5
吕威
27
组员
技术负责及资料整理
6
刘艺杰
25
现场负责
7
刘伟
安全负责
二、工程概况
综合维修基地试验线：
捣固试验线DK2+622～DK3+217段，单线0.650km，现场62个焊接接头；
探伤试验线DK2+007～DK3+316段，单线1.45km，现场145个焊接接头。
设计时速120km/h，按照客运专线标准施工，含探伤模拟区，线路建成后拥有捣固车和探伤车的检测和试验功能。
三、选题理由
1、设计要求：
项目
顶面
内侧工作面
底面
V≤120km/h
+0.3，0
+0.5，0
注：
焊接接头平直度标准（mm/m）
2、建设方要求：
综合维修基地捣固试验线和探伤试验线建成目的都是为了捣固车和探伤车的试验工作，如果线路质量不能满足设计要求，将导致建成后无法满足大型机械列车的检测使用功能。
3、现场情况：
试验线为有碴轨道，全部使用≤25m无孔钢轨，线路无法按照正常线路起拨道形成具备焊接条件的几何条件。
季节性温差变化快，工作时间紧迫，工作任务重，该工序又严重制约后续施工。
想要在紧迫的时间内完成试验线的焊接工作，提高铝热焊焊接质量是确保工程质量、确保施工工期的关键。
如何在紧迫的工期内按质完成试验线焊轨任务是我们的重点工作，于是我们QC小组选择了“提高钢轨现场焊接一次合格率”为活动课题。
四、现状调查
2010年11月我们组织两个焊接小组在已经完成的线路上采用4.5m下废短轨进行场地模拟焊接试验。
QC小组对这两个小组11月所焊接头合格率做了统计分析：
1、焊接内部探伤质量与外观质量的比较
为了进一步查明合格率低的原因，我们将焊接内部探伤质量与外观质量进行了如下比较，也对焊头不合格率做了统计，如下表1：
11月份焊轨数目统计
小组编号
焊头数
初次探伤合格数
线上焊头再次探伤合格数
外观检查合格数
初次探伤合格率
线上焊头再次探伤合格率
外观检查合格率
验收合格率
1#
32
31
22
96.88%
100%
68.75%
2#
26
18
96.29%
66.67%
平均合格率
96.59%
67.71%
焊头合格率统计
由以上数据分析：
1、目前两个小组焊接接头初次探伤平均合格率是96.59%，是非常可观的数据，说明焊接工艺和焊剂性能是稳定的；
2、在工艺流程中，焊接完成，初次探伤发现不合格焊头立即锯切，重新焊接后，保留在线上的焊头通过再次探伤为100%合格，这是比较好的，能够满足规范要求；
3、两个小组焊接焊头的外观合格率低，远远达不到要求范围；
4、验收合格率受外观质量影响而降低。
那么，在焊接性能和工艺稳定的情况下，外观缺陷是焊头验收时合格率低的主要原因。
2、外观缺陷统计
在对11月份焊轨产生的59个外观不合格焊头统计发现：
缺陷统计表
缺陷
缺陷点数
缺陷比例（%）
缺陷累计比（%）
高低接头
73
45.63
工作边超标
64
40.00
85.63
轨面凹凸不平
15
9.37
95.00
外观粗糙
8
5.00
100
合计
N=160
有的不合格焊头包括多种缺陷。
由上表可以看出外观合格率低的主要原因是高低接头、工作边超标。
五、目标确定
1、目标确定
从现状调查可见高低接头、工作边超标两方面缺陷影响为85.63%，如果解决这两类缺陷的85%就能提高焊头外观的合格率到90%以上（100%-[32.29%-（85.63%*32.29%*70%）]>
90%）。
由于线上焊头再次探伤合格率是100%，如果外观合格率提高到90%，则验收合格率也就是90%了（90%*100%=90%）。
于是，我们将此次活动的目标定为：
提高焊头一次验收合格率到90%以上。
图3
2、可行性分析
项目部要求将现场焊接外观一次合格率定为90%。
根据现场铝热焊实际情况，从人、机、料不同角度来说是能够达到的。
1、人员：
现场实施焊接工作的工人都是经过“拉伊台克铁路技术（武汉）公司”专业培训的，具有很强的专业技能和现场实际操作经验。
从小组简介中可以看出：
现场的管理人员和技术人员受过高等教育或者特殊技能训练，有丰富的经验及较高的素质。
2、材料：
现场铝热焊焊剂全部使用“法国伊台克铁路技术公司”的焊剂，这种焊剂在国外已经使用多年。
经调查，在我国各个铁路局公务段使用反馈效果也比较好。
3、机械：
现场所使用的各种机械，包括推瘤机、打磨机等，全部为“法国伊台克铁路技术公司”进口机械，可操性、可控性都比较高。
六、原因分析
1、原因分析
通过调查焊接工序，统计出这两大类缺陷主要发生在：
1、焊轨工艺方面：
高低接头主要发生在焊接时道床未成形，线路高低不平，造成相邻两根钢轨形成凹凸角；
工作边超标主要是打磨控制不当。
2、材质方面：
由于现场所使用钢轨为再用钢轨，虽然钢轨磨耗满足此线路使用条件，但是端面几何尺寸正负偏差的两根钢轨，对于焊接工作就存在很大困难,另外，待焊钢轨端头1米范围内有很大的变形量，也非常容易造成工作边超标和高低接头。
3、人员方面：
管理不到位，不能充分调动操作人员的工作积极性，不能使每个人员都具备严谨的工作态度；
技术人员对有技术尺寸要求的工序没有做到检查到位。
2、关联分析
我们QC小组根据以上分析，针对具体原因做出关联图（图4）如下：
七、要因确定
末端原因
确认内容
确认方法
标准
负责人
完成日期
测量工具
尺度偏差
测量工具偏差量
校检
≤0.02mm
2010年11月25日
线路未成型
保证相邻两根钢轨在接头处水平，道床稳定
10m弦线
焊缝前后5m范围内水平达到4mm/m
打磨温差的影响
打磨的前中后温度变化，焊头受热不均，热胀冷缩对平直度的影响
比较矫直-打磨前中后外观平直度的变化情况
保证
0.3mm∕m的设计要求
2010年11月30日
规范、标准
不健全
操作规程、制定标准是否正确
查阅档案
具有合格的操作规范、标准
刘晓为
人员培训
不到位
全部操作人员的情况
查阅培训记录；
现场技能调查
合格率100%
监管不到位
每道作业技术要求是否落实
每个焊头都严格检测
严格按照铁标标准执行
要因确认一：
测量工具尺度偏差
在施工作业中，所使用的1M钢板尺、塞尺等所有量具都是定期通过权威质检部门检验、校正，偏差在规定的范围内。
评定结果：
“测量工具尺度偏差”为非主要原因。
要因确认二：
道床未成型
在用10m弦线进行测量时发现，单根钢轨在线路上存在波浪状态，大多数高低接头都出现在“长轨条”的谷底或者谷峰。
由于线路未成形，焊头位置轨排的稳定性和钢轨的平直度无法得到良好的控制，造成焊头出现高低接头。
“线路未成型”为主要原因。
要因确认三：
打磨温差影响
通过调查发现，焊头在打磨前、中、后温度变化很大。
打磨时钢轨局部受热膨胀，在完全冷却后平直度发生很大变化。
通常钢轨在刚刚打磨完与冷却后的温度差有几十度，变化量在0.5mm左右。
无缝线路焊接接头验收的标准为:
轨顶面是+0.3mm，0mm；
工作边为+0.3mm。
0.5mm的变化量会影响验收通过率，而且可能会造成轨顶面和工作边在打磨冷却后的数值变成负数，甚至还要锯切钢轨，重新焊接。
“打磨温差的影响”为主要原因。
要因确认四：
规范、标准不健全
工艺操作规范正确，有完整的《现场焊接施工工艺操作规程》，严格按照铁标中的要求确认每步工序中的检测数据。
在焊接试验开始前，已经把作业指导书、技术交底、各项标准下发到每个技术员和操作人员。
“工艺操作规范不健全”为非主要原因。
要因确认五：
人员培训不到位
所有操作人员上岗前都经过拉伊台克铁路技术（武汉）公司严格培训，具有一定的现场操作经验。
查阅培训资料等齐全，考核均合格。
调查显示操作人员的技能水平能够满足此项工作要求。
“人员培训不到位”为非主要原因。
要因确认六：
现场技术人员必须对每个焊头的每道施工工序进行检查，严格按照施工规范要求、铁标标准确认每一次的数据都是正确的。
在铝热焊焊接过程中，工序多、需要检查确认的数据多、要点多，不正确的检查方法、不正确的检查结果，都能造成焊接接头的不合格。
“监管不到位”为主要原因。
经过上述分析，确定主要原因为以下几点：
1、线路未成形；
2、打磨温差的影响；
3、监管不到位
八、制定对策
对策表
主要原因
对策
目标
实施措施
地点
时间
执行人
线路
未成型
加强焊头前后线路的成型，稳定道床。
使待焊钢轨处于同一平面上，避免因钢轨本身不平顺。
1、因钢轨无孔，无法正常联系钢轨形成轨排，固将鱼尾板第三孔对准焊缝，连接螺栓对穿，形成轨排。
2、扭矩扳手检查连接螺栓是否固定
3、焊头处前后5m起道使待焊钢轨处于同一平面，液压软轴捣固机捣固密实
施工现场
12.01～验收通过
监控打磨前后的温差，冷打磨时预留合适的钢轨收缩量
确保钢轨顶面平直度和工作边满足规范要求
1、取消热打磨
2、用轨温表监测打磨前后的温度变化，统计温差引起的钢轨局部变化量
3、预留合适的收缩量
4、浇水降温至常温，然后常温测量平直度
加强对操作工人及现场管理人员的监督，质检人员落实每一次复验
消除由于意识不足和监管不到位造成的质量不合格
1、加强质检的复检工作，确认每道工序都合标
2、加强领导抽查次数，加大现场奖罚力度；
3、加大对操作人员的培训教育，提供人员素质和责任心
施工现场及办公室
九、对策实施
实施一；
常规有砟轨道无缝线路施工方法是：
①用25m有孔钢轨进行轨排组装及线路成型；
②用无孔长钢轨进行换轨；
③在线路成型后进行焊接；
④最后集中收集运输25m短轨。
现场实际情况：
试验线钢轨都是小于25m非统一长度的无孔钢轨。
如果使用现场非标准长度有孔钢轨进行轨排组装、线路成型，肯定会造成沿线路方向串轨、拆入短轨等问题。
不仅仅增加了施工工序，而且会造成钢轨的浪费。
我们小组进行如下实验：
普通鱼尾板连接无孔钢轨（图1）
普通鱼尾板连接后轨缝（图2）
具体方法是采用普通鱼尾板直接连接无缝钢轨，利用轨缝位置仅用一个连接螺栓加固，如图1所示。
结果我们发现，鱼尾板与钢轨顶端及轨底并不能完全密贴，没有达到紧密连接两根无缝钢轨的预期目的；
轨缝为20mm，如图2所示，达不到无缝焊接的尺寸要求（铝热焊焊接的轨缝要求为25±
2mm），进行焊接施工时还需要通过锯轨来调节轨缝。
进过小组讨论研究，使用轨料库绝缘鱼尾板再次进行实验：
绝缘鱼尾板连接无孔钢轨（图3）
绝缘鱼尾板连接后轨缝（图4）
具体方法同普通鱼尾板连接无缝钢轨，如图3所示。
结果我们发现，绝缘片将鱼尾板与钢轨顶端及轨底完全密贴，用扭矩扳手检查紧固连接螺栓至400N·
M,达到紧密连接两根无缝钢轨的预期目的；
轨缝为25.5mm，如图4所示，达到了无缝焊接的尺寸要求，进行焊接施工时无需再次调节轨缝，可直接进行焊接。
经过试验，绝缘鱼尾板在连接螺栓和鱼尾板上均有高强尼龙套圈，使螺栓与鱼尾板密贴，而夹板连接后的钢轨轨缝正好满足铝热焊轨缝25±
2mm的要求。
在线路成型后，重点调整焊缝前后各5m范围线路平面几何尺寸，10M弦线检查是否符合设计要求；
增加焊缝前后各5m范围内人工捣固道床的遍数，保证道床稳定性。
通过实施一，将25±
2mm的焊缝要求解决在轨排组装工序中（通常有缝线路轨缝为8mm），避免了在焊接前再次调整轨缝，节约了施工时间。
同时彻底解决了无孔钢轨不进行焊接线路不能成型的问题，在线路几何尺寸和道床稳定上保证了铝热焊焊接的合格率。
实施二：
1、制定项目部严格的工作程序，从连接线路到最后精打磨完毕后的尺寸复查，每一个焊头的每道小工序都要由操作人签字，最后由质检负值人在每个焊头记录表中签字。
2、制度严厉的奖惩制度，对于工作认真负责的给予奖励，奖励值按照合格数量累加值增大；
对于工作懈怠的给予惩罚，奖励值按照合格数量累加值增大，对于多次屡教不改值给予停职处分。
通过实施二，充分调动起项目部管理人员及现场操作人员的积极性，确保了焊接工作严格按照施工前制定的规范、标准执行，提高了焊接质量合格率。
实施三:
铝热焊焊接钢轨最常用于运营线路上，一般是利用天窗点进行施工，推瘤结束后即进行钢轨热打磨工作。
这种做法的弊端有两个：
一、推瘤结束后，焊头稳度高，打磨容易造成焊头损伤；
二、高温钢轨的热膨胀较大，不易进行精确测量，打磨精度难以控制。
常规做法
下一焊头
冷打磨
热打磨
推瘤
铝热反应
焊前准备
所有焊头集中冷打磨
现场做法
针对现场新建线路不需要天窗点施工的特点，取消热打磨，集中所有焊头统一进行冷打磨，这样既提高焊工的工作效率，又好控制打磨对焊头外观的影响。
我们小组对冷打磨过程中产生的温度变化与钢轨膨胀变化进行了调查研究：
焊头编号
打磨前轨温
平直度
打磨后轨温
冷却后轨温
打磨时与冷却后平直度变化
20℃
1mm／m
83℃
0.3mm／m
21℃
-0.1mm／m
-0.4mm／m
1.2mm／m
84℃
0.2mm／m
-0.2mm／m
70℃
0mm／m
-0.3mm／m
24℃
75℃
0.4mm／m
23℃
0.1mm／m
25℃
1.1mm／m
18℃
19℃
-0.5mm／m
1.4mm／m
74℃
9
80℃
10
通过上表我们可以看出，焊头在进行钢轨冷打磨时，由于钢轨局部受热较大，造成钢轨一定程度上的热膨胀。
但是，钢轨的膨胀变化又不完全符合“线膨胀”理论的数据（线膨胀系数为0.0118mm/℃，温度每变化10℃，钢轨尺寸变化0.118mm）。
依照现场监测的数据，得出结论：
常温状态下钢轨温度越低，打磨后钢轨的变化越大，无固定规律。
为了避免钢轨平直度出现负数，我们小组决定在进行钢轨打磨时，预留0.5mm／m的收缩量。
并且，在精打磨过程中边打磨，边浇水，边测量。
确保每次平直度的检查都是在常温下进行，所得到的结果不会因为温度差而造成错误。
同时集中精打磨可以使打磨手在单个焊头完成后马上进行下一次焊头打磨，由专门的检测人员去浇水测量焊头几何尺寸并对不合格焊头做标记，由打磨手集中处理。
这样不仅减少了精磨机的等待时间，提高工作效率和机械使用率，同时减少了搬动精磨机的次数，提高了人工率。
通过实施三解决了因为温度变化而造成的打磨中和冷却后钢轨尺寸的偏差问题。
同时，针对本工程短轨焊接、非天窗点施工的特点，采用焊接反应结束后不进行热打磨而集中冷打磨的施工方法，省略施工工序，缩短施工时间，提高人工使用率。
浇水降温图
十、效果检查
1、取得的效果
在对策实施后，对两组的焊头随机各抽取50个，共计100个焊头进行检查，发现不合格焊头8个，合格率为92%。
如下图
90%%%%%%%%%%
92%
67.7％%%%%%%%
开展活动前，焊头的外观自检一次合格率仅67.7%。
主要是高低接头、工作边超标焊头，通过跟踪调查发现主要发生原因是线路未成形、技术监管不到位、焊后矫直-打磨温度控制不当造成的。
在活动开展后，高低接头、工作边超标焊头明显减少，合格率上升为92%，超过预期的90%的目标。
2、成本分析
1、经济效果
解决了焊头外观平直度问题。
武汉维修基地207个焊头，如果33.3%（1-67.7%=33.3%）的焊头需要校正，则69个焊头需要校正。
每校正一个焊头人材机工需要花费200元，则需要200*69=13800元。
轨定面和工作边出现负拱的情况安不合格的10%计算，锯切一个焊头就要插入一根12.5m钢轨，另外再加焊两个焊头，每个焊头的人材机约合3500元，12.5m钢轨要花费5000元（含钢轨搬运费），则需要69*10%*（3500*2+5000）=82800元。
总计大约节省开支96600元。
2、社会效果
按照设计要求，遵照建设方部署，按时保质完成生产任务，赢得了好评。
十一、巩固措施
截止2011年12月，我单位已经完成了武汉维修基地试验线焊轨任务。
在我单位所施工的区间，线路未经过精磨列车打磨前，由武汉桥工段相关专家组成的检查小组检查结果良好，一次合格率能够达到92%。
至此，我小组已经将此工法汇总、整理出来，形成《铝热焊施工作业指导书》并在公司内部推广，也将用于以后的焊轨施工中。
十二、总结
1、总结
每个参加人员都尽心尽责，恪尽职守，秉承严谨科学的态度，不放过任何细节问题；
各位领导认真指导、组织、监察；
在具体实施中，大家敢于开拓，勇于尝试，不断进取。
通过此次活动增强了我们的团队合作精神，提高了综合业务水平，增强了接触新工程能力，丰富了QC知识，提高了质量意识。
QC活动自我评价统计
提高项目
单位
活动前
活动后
质量意识
分
85
95
团队精神
75
新工程接触能力
60
技术水平
QC知识
80
自我评价柱
2、今后打算
我小组在下一年里会再接再厉，不辜负领导寄予的厚望，在不放松生产的情况下，继续进行QC质量活动。
升级会员 