论文导读：对以往工程施工中的焊接质量通病进行分析。通过PDCA循环。摇篮架“米”字焊缝处为重要受力焊缝。质量通病，铝电解槽焊接技术攻关。

　　关键词：质量通病，PDCA循环，“米”字焊缝，技术攻关

　　一、工程简介

　　四川广元广兴续建工程是由贵阳铝镁设计研究院设计，其200KA预焙阳极铝电解槽属国内中型号的预焙电解槽，是在综合贵阳院186KA槽及国内新开发的大型预焙槽成功经验的基础上设计的。钢槽壳采用小船型结构。200KA预焙阳极铝电解槽由摇篮式钢槽壳、行架立柱、阳极提升机构、密封罩、小盒夹具等部件组成，其中摇篮式钢槽壳是本课题研究的主要对象。

　　钢结构焊接材料选用依据施工图，检验执行国标GB5117-85，

　　钢结构焊接接头依据施工图规定和国标GB985-80、GB986-80

　　焊缝检验执行国标GB3323-82、Q/ZB74-78。

　　二、选题理由

　　1、 铝电解槽为全焊钢结构件，焊接应力大，其制作大部分采用CO2气体保护焊，由于我们对CO2气体保护焊的使用方法不熟练，操作不当，工人的技术水平低，焊缝外观成型差，气孔、咬边、裂纹、焊瘤等缺陷普遍存在，为实现广兴续建工程电解槽制安创优质工程目标，必须确保焊接质量。

　　2、 根据广兴续建工程实际情况，48台槽只有4个月的制安时间，为保质量工期，必须对关键工序、薄弱环节进行重点攻关，加强管理，完善现场施工质量保证体系。

　　三、目标

　　1、修正工艺，攻克技术难关，把焊接规范严格控制在工艺范围内，确保焊接质量，创优质工程。

　　2、制安质量达优质，保证实现双百率，即：合格率100%，优质率100%。

　　四、现状分析

　　1、在施工准备阶段，对以往工程施工中的焊接质量通病进行分析，主要是焊接电流过大，造成焊接区过热，结晶粗大，产生脆化，造成质量隐患，且焊缝外观成型差，咬边、气孔、加渣、裂纹、焊瘤等现象普遍存在，对以上问题，制定了施工工序质量保证系统图（和提高焊接质量系统图。深入工程施工，跟踪检查，组对合格率100%，焊缝外观检查合格率100%。

　　2、针对质量通病，又进行了因果图分析，通过对因果图的分析，讨论认为影响焊缝外观质量的主要因素是：

　　A：焊接电流过大

　　B：操作者技术水平低，责任心不强

　　C：工艺参数不当

　　D：气体保护效果不好

　　通过分析，针对主要影响因素，制定对策表（表1），如下：

　　序号问 题对 策

　　1焊接电流大根据工人技术水平，通过试验，优选最佳电流

　　2操作者技技术水平低责任心不强开展技能培训和技术交流，加强思想政治工作，提高工人质量意识

　　3工艺参数不当通过焊接试验和工艺评定，优选最佳工艺参数

　　4气体保护效果不好采取防风措施，焊前清理干净，气流15-20升

　　表 1

　　3、对策实施

　　（1）将CO2气保焊平角焊的焊接电流分别取150～180A，200～240A，260～280A，300～350A，350～400A五个范围，由8人依次操作，对焊缝外观进行检查比较，200～240A电流效果最佳。

　　（2）根据工艺试验并参照有关规范标准编制《焊接作业指导书》。

　　4、实施效果

　　对电解槽端侧板焊缝外观进行检查（均为平角焊缝），共检查150点，一次合格率82%，对焊缝缺陷进行调查统计，见表2，

　　序号名 称数 量百 分 比 %累计百分比 %

　　1焊瘤1140.740.7

　　2咬边829.670.3

　　3气孔518.588.8

　　4裂纹13.792.5

　　5焊肉不够27.4100

　　N

　　27100

　　表2

　　通过PDCA循环，焊接质量有了明显的提高，一次检查合格率达到了82%，在焊接中还存在焊瘤、咬边等缺陷，未达到预定目标。

　　五、第二次循环

　　通过对第一次循环中遗留下的问题进行调查研究，分析原因，根据缺陷调查表画出返工缺陷排列图，用方法展开系统图分析主要因素和次要因素，并制定对策，见（表3）

　　1、实施：

　　（1）召开焊接操作讨论会，分析对策，开展思想教育，加强工人思想觉悟，进行认真全面的技术交底，分析质量隐患造成的质量事故和严重后果，树立大家的质量金牌意识。

　　（2）加强技术操作交流，进行操作培训。

　　项 目产 生 原 因要因对 策

　　焊 瘤焊枪倾角不对 电流大 焊速慢 切割熔渣未清理干净 组对间隙大□ ○ ○ □ □1、专人讲课纠正不正确焊接角度，各种位置焊接角度和运弧手法 。毕业论文，质量通病。 2、严格控制切割余量和收缩余量，编制制作工艺指导书，提高组对质量。 3、焊前仔细清理坡口及边缘，设防风棚。 4、加强质量监督，提高工人质量意识，严格按工艺施工，禁止大电流焊接。

　　咬 边电压大 焊丝摆动不到位 组对间隙大 施焊位置不到○ □ □ ○

　　气 孔焊前清理不彻底 环境风大 焊枪倾角不对 送气管泄露□ □ ○ ○

　　裂 纹组对间隙大 强行组对 弧坑未填满□ □ ○

　　注：□ 主要因素○次要因素

　　表3

　　（3）编制《电解槽制作作业指导书》，严格控制组对间隙。

　　（4）加强质量跟踪检查，专人负责。

　　（5）重要焊缝由专人焊接，并打焊工钢印。

　　（6）在焊接现场悬挂焊缝外观检查对照图。

　　（7）奖优罚劣，完善现场施工质量保证体系。

　　2、效果：

　　（1）通过以上对策的具体实施和加强管理，对返工焊缝进行全检，均达到设计要求和施工规范标准；另对样槽制作组对进行检查。见表4。

　　表4 组对 检 查 调 查 表

　　序 号名 称检 查 点合格点合格率%

　　1坡 口4040100

　　2钝 边4040100

　　3间 隙4040100

　　4错 边4040100

　　N合 计160160100

　　通过表4看到组对一次合格率100%，达到优质。

　　（2）通过对制作的20台电解槽零部件的焊接质量进行全面跟踪检查，共检测数据1240个，超差数据89，一次检查合格率达92.82%。

　　（3）通过两次PDCA循环，达到预定目标，整体制作能力达到一个新水平，工人素质有了明显的提高，并试做成功电解槽组对一次成型工艺和一套槽壳组焊工艺，为广兴续建工程创优质提供保证。

　　六、第三次循环

　　1、通过两次PDCA循环，焊接质量有了明显提高，但为保证工程制安施工优良，总结了前段时间的工作，对第二次循环中不合格点缺陷类型进行统计，如下表5。

　　序号名 称数 量百 分 比 %累计百分比 %

　　1咬边4146.0746.07

　　2焊瘤2831.4677.53

　　3焊缝尺寸不够1719.1096.63

　　4表面裂纹33.37100

　　N

　　89100

　　表5

　　2、通过对上表进行分析讨论，造成以上缺陷的主要原因是职工的质量意识不高，一味追求速度，个别人采用大电流快速焊，而技术又不熟练，造成咬边、焊瘤、焊缝尺寸小，裂纹主要是收弧时弧坑未填满，冷却时产生弧坑裂纹。

　　3、针对以上原因，制定对策如下：

　　（1）开展思想教育提高工人思想意识；

　　（2）严格控制大电流焊接，一经查出，采取严厉的经济处罚；

　　（3）自制角焊缝尺寸检验样板，焊工每人一把，每日的工作量完成后，先进行自检，然后通知质检员，验收合格后方可下班。

　　4、效果

　　（1）通过对策实施和加强质量控制，质量意识深入人心，经公司质检和检验评定，合格率达到了100%；

　　（2）工人的积极性调动起来，工作效率明显提高，由原来的6人焊（两个端侧板/工作日）减少到5人。

　　七、关键部位和技术攻关

　　1、摇篮架重要焊缝攻关

　　根据以往施工经验和回访调查，摇篮架“米”字焊缝处为重要受力焊缝，摇篮架开裂主要发生在这个部位。通过对摇篮架焊缝开裂进行了因果图分析。

　　2、对策实施

　　该工程电解槽钢槽壳采用小船型结构，在摇篮架角部增加了两块三角丁字板，结构刚性比老式直槽好，通过对因果图分析，工艺和管理是引起开裂的主要因素，为保证摇篮架的焊接质量，避免质量事故的发生，采取了以下措施：

　　（1）重新编制摇篮架焊接工艺；

　　（2）摇篮架重要焊缝处由专人焊接，并打焊工钢印；

　　（3）加大检查力度，自检与专检相结合；

　　（4）施工前进行全面细致的技术交底；

　　3、技术攻关

　　摇篮架的焊接，在以往施工中全部采用CO2气体保护焊，熔深浅，且易产生“虚焊”，大电流焊接造成的“致命”缺陷比较多，为此我们拟对摇篮架“米”字焊缝处采用手弧焊，焊接层间用气铲和磨光机清理干净，专人焊接。

　　（1）焊接工艺试验

　　用同一台焊机采用不同的电流值让试板在自由状态下，由多人分别施焊，试验结果如表6，

　　序号电流（A）电压（V）外观检查切片观察压弯试验备注

　　1A18020变形小，焊缝成型美观完全熔合，无夹渣、气孔、裂纹600压弯无撕裂每块试板取3样本切片观察，3点横向压弯

　　B25027变形较大，焊缝成型一般完全熔合，有气孔、裂纹倾向600压弯轻微撕裂

　　C30032变形大，焊缝表面不光滑，咬边熔合，局部气孔，熔合区微裂纹600压弯严重撕裂

　　2A18020变形小，焊缝成型优良完全熔合，无夹渣、气孔、裂纹600压弯无撕裂每块试板取3样本切片观察，3点横向压弯

　　B25027变形较大，焊缝成型一般，焊瘤完全熔合，有气孔、裂纹倾向600压弯轻微撕裂

　　C30032变形大，焊缝表面不光滑，咬边表面纵向裂纹熔合，局部气孔，熔合区微裂纹600压弯严重撕裂

　　表6

　　根据实验结果，并　　参考电流经验公式I=Kd（《焊接工艺人员手册》P39，）及焊接电流对气孔的影响和焊接电流对焊缝金属化学成分的影响（《焊接数据资料手册》机械工业出版社），并经多人实际操作，优选最佳工艺参数，制定焊接工艺。

　　（2）焊接坡口设计

　　摇篮架“米”字焊缝结构如图—5所示，其中焊缝1、2、3、4、5为主受力焊缝，裂纹扩展如上图，件A和焊缝1接触的地方预留减应力孔，既可减小应力集中，又可防止裂纹由焊缝4或5扩展至焊缝1，绝对不允许焊上该孔。工字钢插口用氧—乙炔切割，特别注意不能伤及工字钢腹板。毕业论文，质量通病。毕业论文，质量通病。

　　由图—6（带坡口的角焊缝强度与坡口深度的关系图）（熔接工学，佐藤邦彦等著，理工学社，1979）可见，当P（坡口深度）＞K（焊脚）且P＞14mm时，角焊缝的强度明显提高，因此焊缝1采用单边450“V”坡口，背面气刨清根并开出坡口，既能保证焊透，又可提高焊缝强度，使摇篮架当三角筋板因开裂而失去加固作用时仍具有一定的刚性。毕业论文，质量通病。毕业论文，质量通病。

　　4、实施

　　按以上设计经反复试验，优选最佳工艺，制定摇篮架“米”字焊缝。毕业论文，质量通病。

　　八、总效果

　　广兴续建工程48台电解槽槽壳全部组焊完毕，质量优良率100%，焊接质量获得业主和监理单位的好评；同时该工程获得2003年度全国优秀焊接工程。

　　参考文献

　　1、王文翰主编《焊接技术手册》河南科学技术出版社，1999

　　2、康云武主编《金属熔焊工艺》水利电力出版社，1994

　　3、田锡唐主编《焊接结构》，机械工业出版社，1996