自保护药芯焊丝半自动焊临界风速工况条件下气孔的控制.docx

1、自保护药芯焊丝半自动焊临界风速工况条件下气孔的控制自保护药芯焊丝半自动焊临界风速工况条件下气孔的控制中国石油天然气管道局职工培训中心焊接试验QC小组一、项目概述1、风力对气孔的影响管道焊接，是在野外环境下进行的。风力是影响气孔的主要因素。焊接作业理想的工况是无风或微风，但这是不现实也不经济，所以规范中对采用不同的焊接方法施焊时的环境风速做了限制。2、施工标准对焊接环境风速的要求国家标准要求油气长输管道工程施工及验收规范GB503692006对焊接环境风速的要求： 自保护药芯焊丝半自动焊，风速8m/s； 酸性焊条电弧焊，风速8m/s； 低氢型焊条电弧焊，风速5m/s； 气体保护焊，风速2m/s。

2、 现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范GB5023698对焊接环境风速的要求： 手工电弧焊，风速8m/s； 埋弧焊，风速8m/s； 氧乙炔焊，风速8m/s； CO2气体保护焊，风速2m/s； 氩弧焊，风速2m/s。 行业标准要求输油输气管道工程施工及验收规范SY040198对焊接环境风速的要求： 药芯焊丝自保护焊，风速11m/s； 气体保护焊，风速2m/s； 药皮焊条手工焊，风速8m/s 。 从上述几个标准中可以看出，自保护药芯焊丝半自动焊是目前几种管道焊接方法中抗风性能较好的一种。不同的标准对环境风速要求存在一定的差别，最大风速限制在811m/s。另外，焊接材料的类别、焊接材料的型号以及

3、生产的厂家不同,抗风的能力也不相同。自保护药芯焊丝半自动焊是目前应用较多的一种焊接方法。我们小组要通过本次活动，试验出自保护药芯焊丝抗风能力的临界风速。并在临界风速条件下，采取合理的工艺措施，使气孔控制在合格的范围内。3、风力等级表风级海上象征(浪高:m)陆 地 象 征风 速Km/hm/s10.1烟能表示风向，但风向标不能转。150.31.520.20.3树叶微响，风向标能转动。6111.63.330.61.0树叶及微枝摇动，旌旗展开。12193.45.441.01.5能吹起地面灰尘和纸张，树的小枝摇动。20285.57.952.02.5叶的小树摇摆，内陆水面有小波。29388.010.763

4、.04.0大树枝摇动，电线呼呼有声。394910.813.874.05.5全树摇动，迎风行走感觉不便。506113.917.185.57.5微枝折断，人往迎风前行阻力很大。627417.220.7二、小组概况 小 组 名 称焊 接 试 验 Q C 小 组注 册 编 号EG-04-01课 题 类 型攻 关 型小组成立时间1999.5.31本次活动时间2006.10.612.25序 号姓 名年 龄文化程度技术职称小组职务接受QC教育时间1李颂宏50大专高级工程师组长90(h)2张 萍34大专工 程 师组员80(h)3李会富32大专工 程 师组员60(h)4陈 龙40大专高级焊接技师组员60(h)5

5、邵洪波36大专高级焊接技师组员60(h)6王 强34中技焊 接 技 师组员70(h)柯 娜26大本助理工程师组员70(h)8陈国俊40大本高级工程师组员65(h)平均每次活动时间1.5 (h)集 中 活 动 次 数6 次小 组 业 绩1999年确保STT+SAW双管联焊射线探伤一次合格率达95%获全国优秀QC成果；2002年提高西气东输管道工程焊工培训合格率获部优QC成果。2005年X80管线钢自动焊焊接试验获全国优秀QC成果； 2006年降低冲击功的离散率获全国优秀QC成果。三、选题理由1、不同的标准对焊接环境的风速要求存在着一定的差异；不同类型的焊接材料的抗风能力也存在着较大的差异；不同厂

6、家生产的同一种焊接材料的抗风能力也存在着一定的差异。2、自保护药芯焊丝，大家公认具有较强的抗风能力。但在多大的风速下焊接产生气孔的量会明显增加，而导致焊缝的气孔超标，还没有一个定量的值。3、在相同的风速条件下，采取一定的工艺措施，能够控制气孔的产生量。因此我们选择了自保护药芯焊丝半自动焊临界风速工况下气孔的控制作为小组本次活动的研究课题。四、现状调查1、工程现状我们对西气东输管道工程(一标段)，不同风速条件下，采用自保护药芯焊丝半自动焊焊接的焊口无损检测合格率进行了统计。工程名称西气东输管道工程(一标段)钢管材质/规格X70 /101614.6焊 接 方 法自保护药芯焊丝半自动焊施工环境风速(

7、m/s)578.59.210调查焊口数量(道)10022462331不合格焊口数量(道)50345无损检测合格率(%)9510093.582.683.9制表人：张 萍 制表时间：2006.10.10 上表统计了不同风速条件下焊缝的合格率，发现焊缝的无损检测合格率随着风速的增加,合格率有较为明显的下降趋势,但并非风速增加焊缝的合格率一定下降。 2、试验现状为了确定本次小组活动的目标和方向，我们进行了一次调查性的验证试验。试验所得的数据如下表：钢管材质/规格X65 /6107.9焊接方法自保护药芯焊丝半自动焊试 验 编 号12345678910试验风速(m/s)6789101112131415试验

8、焊缝长度(m)0.958气孔数量(个)0325561191522制表人： 张 萍 制表时间：2006.10.12 根据不同风速条件下焊接，焊缝产生的气孔数绘制了气孔随风速的变化曲线图。说明：由图可见，当风速11m/s时，气孔数量增加较大；当风速14m/s时，气孔点数曲线陡升。3、1011.5m/s风速下焊缝合格率我们在1011.5m/s的风速环境下,焊接了10道2738的焊口。经无损检测(检测标准：SY/T4109)，合格6道，不合格4道，合格率为60%。试验在培训中心模拟环境试验室进行，试验室主要性能：模拟环境温度 -50+50模拟环境风速 0 20 m/s模拟环境湿度 20%95%五、设定

9、目标值说明：在正常情况下，我们应该避免在大风的环境条件下焊接。或采取有效的防风措施后，方能焊接。但是，在工期紧又无有效防风措施的情况下，采取有效的工艺措施，以提高焊接合格率。当合格率达到92%时，就能保证工程的正常施工。我们的活动目标就是将焊缝的合格率由活动前的60%提高到92%。可行性分析1、人员：小组拥有焊接高级工程师、焊接工程师、焊接高级技师及焊接技师多人。2、设备、材料：设备性能优良；焊接材料具有较强的抗风能力。3、试验能力：本小组具有丰富的焊接试验经验。曾经进行过X70、X80新材料的试验，并在国际著名监理的监督下，进行过多项焊接工艺评定。因此我们认为我们的目标是可行的！六、原因分析

10、由关联图可以看出，共有十三种末端因素影响气孔的产生，它们是：工艺参数摆幅过大干伸长度过 长电弧电压过 高焊接速度过 快送丝速度过 快组装质量坡口角度过 大间 隙过 大钝 边不均匀错边量过 大焊 工责任心不 强操作方法不 当焊接设备送丝不稳定电弧挺度不 够七、要因验证为了找出影响气孔的主要原因，小组的成员对十三个末端因素的验证，制定了措施和计划，实施如下：1、验证分工表序 号因 素责任人验证日期1摆幅过大陈 龙 王 强11.22干伸长度过长陈 龙 王 强11.23电弧电压过高陈 龙 王 强11.24焊接速度过快陈 龙 王 强11.25送丝速度过快陈 龙 王 强11.26坡口角度过大张 萍 柯 娜

11、10.257间隙过大邵洪波10.288钝边不均匀张 萍 柯 娜10.259错边量过大邵洪波10.2810责任心不强李颂宏 陈国俊10.2211操作方法不当王 强10.3012送丝不稳定李会富10.2513电弧挺度不够李会富10.252、要因验证表序号因 素确认验 证负责人日期结 论1摆幅过大降低摆幅，坡口过大时，采用多道焊。陈 龙王 强11.2主要因素2干伸长度过长控制干伸长度在1015倍焊丝直径下焊接。陈 龙王 强11.2主要因素3电弧电压过高将电弧电压控制在1820V。陈 龙王 强11.2主要因素4焊接速度过快将焊接速度控制在150 200mm/min范围内。陈 龙王 强11.2非主要因素

12、5送丝速度过快送丝速度控制在2.03.0m/min进行了试焊。陈 龙王 强11.2主要因素6坡口角度过大将坡口角度控制在4555间。张 萍柯 娜10.25非主要因素7间隙过大降低组装间隙，使间隙控制在23mm间邵洪波10.28非主要因素钝边不均匀要求机加工者将钝边加工均匀。张 萍柯 娜10.25非主要因素错边量过大将错边控制在0.51.0mm。邵洪波10.28非主要因素10责任心不强重新选拔试验焊工，并对其进行责任心和质量意识教育。李颂宏陈国俊10.22非主要因素11操作方法不当改变不合理的操作方法。王 强10.30非主要因素12送丝不稳定检查送丝轮、送丝软管、焊枪和导电嘴等。李会富10.25

13、主要因素13电弧挺度不够调整电弧的挺度到合适的位置。李会富10.25非主要因素八、制定对策序号影响因素对 策目 标措施地 点负责人时间1摆幅过大降低摆幅找到合适的摆幅降低摆幅，使摆幅控制在10mm内。试验车间李颂宏陈 龙王 强邵洪波11.52干伸长度过长降 低干伸长度确定合理的干伸长度用不同的干伸长度，配合不同的电弧电压和送丝速度施焊。每个参数组合，焊接2个管圈。11.53电弧电压过高调整电弧电压值试验出比较合适的电弧电压4送丝速度过快适当降低送丝速度调至合适的送丝速度5送丝不稳定检查送丝机使送丝速度稳定找出影响送丝不稳的原因并解决。设备维修间李会富王 强11.3制表人：李颂宏 制表时间：20

14、06.11. 5九、实施实施（一）对送丝机的送丝轮进行检查，发现送丝轮磨损严重，对其进行更换，并调整送丝轮的压紧度；对送丝软管进行清理，确保送丝顺畅；检查焊枪，焊枪各开关应灵活；检查导电嘴，磨损较严重应更换导电嘴实施（二）：将影响焊接质量的前四个主要因素所对应的相应参数预设定,进行组合试验，共有以下36组组合形式。第一组:第二组:第三组:临界风速焊接试验参数表(模拟环境风速11m/s)试验序号干伸长度(mm)摆动幅度(mm)电弧电压(V)送丝速度(in/min)试验序号干伸长度(mm)摆动幅度(mm)电弧电压(V)送丝速度(in/min)试验序号干伸长度(mm)摆动幅度(mm)电弧电压(V)送

15、丝速度(in/min)1150188013150189525150181102251425262531551515527155425162528255150201715020291502062518253025715519155311558252025322591502221150223315022102522253425111552315535155122524253625通过对焊口进行外观检查和无损检测，初步得出参数范围如下 ：主要因素参数范围送丝速度80100 in/min (2.032.54 m/min)电弧电压1822 V干伸长度1522mm摆动幅度05mm实施（三）：根据初步选定的

16、工艺参数再次进行试焊。 下图为试验焊接现场、试件、试样的图片：试验循环过程如下：对试焊的10道管口进行外观检查和100%射线检测，统计结果如下： 检查项目焊口数量(道)合格焊口(道)不合格焊口(道)合格率(%)外观检查10100100无损检测109190试验结果合格率有了明显的提高，要因验证是正确的。十、效果检查1、为了进一步验证试验效果，我们按照选定的参数又焊接了15道焊口。经外观检查和无损检测，统计结果如下：检验项目焊口数量(道)合格焊口(道)不合格焊口(道)合格率()外观检查15150100无损检测1514193.32、力学性能试验结果强 度 试 验试样编号试样尺寸断裂载荷抗拉强度断裂位

17、置0125.18mm112kN560MPa母材02257.9mm108kN545MPa母材弯 曲 试 验试样编号试样类型试样厚度弯心直径弯曲角度试验结果03面弯8mm32mm180合格04面弯8mm32mm180合格05背弯8mm32mm180合格06背弯8mm32mm180合格刻 槽 锤 断 试 验071.21.0气孔1个合格081.01.0气孔2个合格冲 击 试 验试样编号试样尺寸(mm)试样位置冲击功 (J)单 值平均值09105焊 缝424410105焊 缝5111105焊 缝3912105热影响区565513105热影响区4514105热影响区643、QC小组按照选定的焊接工艺参数进

18、行施焊，临界风速工况下气孔现象得到了有效控制，焊接合格率大幅度提高，达到了此次活动预期的目的，焊接合格率达到了93.3%。十一、巩固措施1、我们按照油气管道焊接工艺评定SY/T4052 进行了二项焊接工艺评定，外观检查、射线检测、力学性能试验各项全部合格。2、在焊接工艺评定的基础上，我们编写了自保护药芯焊丝半自动焊临界风速工况下的焊接工艺规程。结论：在六级风速下(10.813.8m/s)，不需采取防风措施。只要合理选择送丝速度、电弧电压、干伸长度和摆动幅度等参数，并采用适当的操作方法，是可以焊接出合格的焊接接头的。十二、效益分析及今后打算1、经济效益：临界风速工况条件下无防风措施仍能焊接出合格的焊口，且具有较高的焊接一次合格率。这可以节省防风措施费，并能提高施工效率，保证施工工期。2、社会效益：为我国管道工程在风区和风季施工，提供了经验。为管道的施工增加有效的施工工期。通过本次QC小组活动，使我们进一步扩展了QC活动的领域。我们将继续开展QC活动，为公司的施工和生产服务。