控制油罐底板焊接变形.docx

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控制油罐底板焊接变形

控制油罐底板焊接变形

xxx公司

xxx国际机场扩建供油工程-机场油库扩容工程

储罐施工QC小组

xxx年三月十八日

xxx国际机场扩建供油工程是由华南蓝天航空油料有限公司投资建设的工程项目。

华南蓝天航空油料有限公司是由中国航空油料有限责任公司、BP航空部英国石油公司、富地石油公司合资的公司（出资比例分别为51%，24.5%，24.5%）；工程地点：

xxx镇xxx国际机场内；机场油库扩容工程为4×10000m3（B、D、C、A）内浮顶航煤储罐基础、储罐罐体及其附件、工艺管道、给排水消防、电气仪表等工程内容的施工。

总造价2800多万。

该工程工期紧张，影响大，施工质量特别是焊接质量要求高，储罐罐底为特殊的漏斗锥形状，焊缝总长度比平底罐底多出三分之一，防止罐底的焊接变形是本工程的关键工序之一。

QC小组名称：

xxx国际机场扩建供油工程-机场油库扩容工程储罐施工QC小组

小组成员简介：

姓名

年龄

文化程度

职别

专业职称

受TQC教育时间（小时）

xxx

39

本科

组长

项目经理/高工

168

xxx

58

中专

付组长

铆工技师

148

xxx

36

本科

组员

焊接工程师

148

28

本科

组员

助工

132

28

本科

组员

化工工程师

132

32

高中

组员

焊工班长

132

36

中技

组员

焊工

132

45

高中

组员

材料设备管理

148

42

初中

组员

焊工

132

49

高中

组员

铆工

132

24

本科

联络员

见习

132

小组成立时间：

1997年4月15日

小组注册号：

GDHJ-97QC-2-03

小组类型：

现场攻关型

小组本次组织活动时间：

xxx年9月~xxx年11月

小组本次活动次数：

6次

小组出勤率：

100%

小组本次活动课题：

控制油罐底板焊接变形

活动管理制度：

1.小组每月至少活动1次，并做好逐次活动计划和书面记录；

2.各成员应认真学习TQC知识，积极参加小组活动，不断提高自身质量管理意识；

3.运用TQC方法深入分析影响工程质量的原因，制定并落实相应对策；

4.检查对策措施的实施效果，并且逐步巩固和提高。

制表人：

xxx日期：

xxx年9月10日

小组近期荣誉：

1997年课题《确保γ射线液位变送器一次就位成功》曾获化工部QC成果二等奖；xxx3年课题《精施细调，保证地铁防火阀动作的可靠性》获全国化工企业QC成果一等奖，xxx4年课题《严格施工过程控制，确保消防沟槽式管件连接系统的一次合格率100%》获全国化工企业QC成果二等奖，课题《解决火灾自动报警系统误报的难题》获xxx6年全国化工企业QC成果一等奖、全国建筑工程优秀QC小组。

公司要求

质量和服务满足业主的要求，充实公司大型储罐焊接工艺标准。

业主要求

严格执行国家相关标准，建设成为航油行业样板工程

项目部质量目标

分项工程优良率100%，争创行业“太阳花奖”

目前现状

没有从事过大型漏斗锥形罐底储罐施工的经验和技术，且大型储罐罐底焊接变形较难控制。

选择课题

控制罐底板焊接后变形

制表人：

xxx日期：

xxx年9月10日

1.本工程共有10000m3内浮顶航煤储罐4台，罐体直径均为31米，罐底为漏斗锥形，根据罐底排版图和力学原理分析，其焊接应力会更加集中，更容易造成大的变形，同时其罐底焊缝长度比平底罐底多出三分之一，造成罐底的由于焊接引起的外力作用更多，如果不采取措施，也会造成极大的变形。

2.规范和标准要求

国家规范GB50128-xxx5立式圆筒形焊接储罐施工验收规范规定：

底板焊后的凸凹度要不大于30mm。

3.调查数据

业主要求所有焊工必须试焊考试合格,才能从事本工程罐体的焊接工作。

我们通过对20位焊工考试焊接的变形较为明显的34块试焊件进行了分析（试焊件为2块xxx*400的10厚钢板），其中最大变形高度是指延长到钢板的一半宽度的测量值,统计表及排列图分析情况如下：

序号

项目名称

频数

比率（％）

累计频数

累计比率（％）

最大变形高度

1

角变形

22

64.7

22

64.7

36mm

2

弯曲变形

5

14.7

27

79.4

20mm

3

扭转变形

3

8.8

30

88.2

13mm

4

波浪变形

2

5.9

32

94.1

11mm

5

其他

2

5.9

34

100

8mm

6

合计

34

100

/

/

/

制表（图）：

xxx日期：

xxx年9月20日

焊接变形中的角变形占64.7%，弯曲变形占14.7%,是主要变形类型，而在各种变形类型的变形程度中，角变形最为严重，达36MM；弯曲变形的变形高度也达20MM。

所以罐底板的焊接变形以角变形和弯曲变形为主。

目标可行性分析：

1．结合以往的施工经验，选择合理的焊接工艺参数和次序及使用反变形卡具能较好的控制焊接变形。

2．根据调查结果，如果控制焊接变形中的角变形高度在20MM以内，理论上可使焊接变形控制在20MM以内，结合考虑施工中各种不可预见的因素，缺陷不可能完全被克服，但如果精心策划，严格控制焊接工艺，使用先进的焊接设备和熟练焊接工人，将罐底焊接变形控制在22MM内是可能实现的。

小组在组长的组织下，根据调查的情况，结合资料和以往施工经验，进行了广泛、深入的讨论，运用关联图对造成缺陷的因素进行了分析。

制图：

xxx日期：

xxx年9月25日

根据现场施工了解及以往施工经验，对关联图分析的原因进行要因确认，结果如下：

要因确认表

序号

因素

确认内容

确认方法

影响

程度

确认地点

责任人

确认日期

是否要因

1

经验不足

焊接过程中不能及时的按已成形焊缝来调整焊机参数

现场调查

一般

项目部

 xxx

07.9.25

否

2

操作

不熟练

焊接过程中对焊机操作的熟练程度

现场调查

一般

项目部

 xxx

07.9.25

否

3

责任心不强

操作人员不够重视焊接质量

现场调查

一般

项目部

 xxx

07.9.25

否

4

电路反馈

不精确

电流和电压的反馈值存在偏差

现场调试

一般

焊机棚

 xxx

07.9.26

否

5

传动不稳

焊机非匀速行走

现场调试

一般

焊机棚

 xxx

07.9.26

否

6

焊接工艺及参数未优化

焊接工艺参数是否需要优化改进，焊接方法是否先进。

理论指导

参考经验

实践修正

较大

焊机棚

 xxx

07.9.26

是

7

焊接次序

不当

不同的焊接次序对变形有很大影响

现场调查

较大

施工现场

  xxx

07.9.26

是

8

组对排板时板材变形及板底间隙大

组队间隙与变形程度的关系

钢板尺检查

较大

施工现场

  xxx

07.9.26

是

9

反变形卡具不当

反变形卡具对变形程度的控制

现场调查

较大

施工现场

 xxx

07.9.26

是

10

罐基础

不平整

沥青砂垫层是否平整

基础验收

较小

施工现场

 江东文

07.9.29

否

11

气温差

较大

气温引起底板热胀冷缩的程度

用温度计和钢板尺检查

一般

施工现场

xxx

07.9.26

否

制表：

xxx日期：

xxx年9月29日

确认的要因：

⏹1、焊接工艺及参数未优化

⏹2、焊接次序不当

⏹3、组对排板时板材变形，板底间隙大

⏹4、反变形卡具不当。

根据已确认的要因，我们制定了相应的对策措施：

对策措施表

序号

要因

目标

对策与措施

负责人

地点

完成时间

1

焊接工

艺及参数未优化

选取先进的焊接方法工艺及最优参数

1.采用CO2气体保护焊。

2.查找相关资料确定工艺参数。

3.通过经验选取工艺参数。

4.通过实际焊接并送试件进行机械性能评定来修正工艺参数。

 xxx

项目部

07.10.9

2

焊接次序不合理

制定合理的焊接次序

1.查找相关资料确定焊接次序。

2.借鉴以前的经验制定焊接次序

3.按规范要求制定焊接次序。

 xxx

xxx

施工现场

07.10.10

3

组对排板时板材变形，板底间隙大

板材平整，底板间紧贴、自然

1.在下料和拉运时候都使用平台，使板材平放，吊板时采用定形模具卡夹，防止板材变形。

2.排板前清理气割飞溅渣及砂石异物。

 xxx

xxx

施工现场

07.10.14

4

反变形卡具不当

完善反变形卡具

1.在下料及拉运时使用相应的反变形卡具。

2.针对角变形制作反变形卡具

 xxx

xxx

施工现场

07.10.14

制表：

xxx日期：

xxx年9月30日

根据对策措施表，分条对B号罐组织实施，并在每幅板焊接后对其凹凸度进行跟踪测量，控制其符合规范的30mm之内：

实施1：

选取先进的焊接方法及合理的焊接工艺及参数

1.1储罐施焊前，根据图纸要求，按《钢制压力容器焊接工艺评定》和《立式圆筒形钢制焊接油罐施工及验收规范》GB50128--xxx5的规定进行焊接工艺评定。

根据图纸要求和罐体母材选用合适的焊接工艺指导书和焊接工艺评定。

1.2储罐安装焊接材料、焊接方法和焊接设备一览表

序号

施焊位置

材质

焊接方法

焊机型号

焊接材料

1

罐底板中幅板搭接

Q235－B

CO2保护焊

NBC-500

H08Mn2SiA

2

罐底中幅板+边缘板搭接焊缝

Q23－B/16MnR

手工电弧焊

ZX5－400

J422

3

罐底角焊缝

16MnR

手工电弧焊

ZX5－400

J507

4

罐底板边缘板对接

16MnR

手工电弧焊

ZX5－400

J507

1.3二氧化碳气体保护焊采用的二氧化碳气体纯度保证不低于99.5%，含水量不超过0.005%，使用前将气瓶倒置24h并将水排尽。

1.4手工打底焊的时候采用了断续跳焊。

1.5手工电弧焊通过多次试验，我们选定了工艺参数为电压25~28V，电流420~450A，焊接速度为20~35cm/min。

实施2：

制定合理的焊接次序和程序

2.1罐底焊接顺序：

中幅板径向焊缝（由内向外）——边缘板对接焊缝外300mm——（壁板组焊）——壁板与边缘板角焊缝——边缘板对接焊缝剩余部分——边缘板与中幅板环缝A（预留收缩纵缝处约300mm不焊）——环缝A与B之间的预留纵缝收缩缝——环缝A的预留部分焊缝——环缝B（预留收缩纵缝处约300mm不焊）——环缝B与C之间的预留纵缝收缩缝——环缝B预留部分焊缝——环缝C（预留收缩纵缝处约300mm不焊）——环缝C与D之间的预留纵缝收缩缝——环缝C预留部分焊缝——环缝D

2.2罐底板的焊接顺序示意如下图：

制图：

xxx日期：

xxx年9月30日

2.3排板时中幅板由中心向四周对称排列，因此，焊接中幅板时由中心向四周对称焊接，采用分段退焊，焊接时焊工均匀分布，等速、等参数同步施焊。

每名焊工按照隔缝跳焊法进行施焊。

2.4边缘板先施焊靠外缘300mm部位的焊缝，以保证在施焊罐壁板和罐底板角焊缝过程中引起弓形边缘板向中心收缩变形时，相邻两块边缘板仍可以比较顺利地进行收缩变形。

2.5弓形边缘板对接焊缝的初层焊，采用多名焊工均匀分布，同时焊接。

每名焊工按照隔缝跳焊法进行施焊。

2.6罐底与罐壁连接的角焊缝焊接，应在底圈壁板纵焊缝焊完后施焊，并由数名焊工先焊接内侧焊缝，后焊接外侧焊缝，焊接时沿同一方向进行分段焊接。

初层的焊道，采用分段跳焊法。

罐底板与罐壁板的角焊缝，是整个罐体受力最大的部分，为了保证储罐在使用中的安全，该焊缝的焊脚尺寸要求较大。

为了减少焊道的热输入，采用多层多道焊法，顺序为先焊内侧焊缝，后焊外侧焊缝。

2.7罐底与罐壁连接的角焊缝为T型，且两侧不对称，温度分布也不均匀，熔化金属沿板两侧收缩量不一致，易引起角变形，为了保证焊接后的边缘板变形控制，在焊前对整个焊道进行防变形处理。

在罐壁内侧设置若干个斜支撑，用于控制内外角缝焊接造成的角变形对垂直度的影响。

同时注意了不将支撑撑到底板的中幅板部位，因为支撑支到底板中幅板部位则底板易变形。

2.8边缘板与中幅板的接口作为环向预留收缩缝在组对时不点焊固定，而采用龙门卡具和斜铁固定。

焊接时先焊边缘板的径向预留缝，再焊环向收缩缝，在此过程中同样根据焊工人数，将焊道等分，且每个焊工在自己的焊接范围内沿同样方向，进行分段施焊。

2.9环向长焊缝的焊接由多名焊工均布多名焊工均布，采用分段同方向退焊或跳焊法。

在保证焊条熔滴与母材能很好地熔合的情况下，尽可能采用了小电流，以降低热输入量，从而达到控制变形的目的。

2.10预留收缩缝正式焊接前保证去除点焊。

预留收缩缝由多名焊工沿同一方向焊接。

实施3：

保证板材平整，底板间紧贴、自然

3.1在下料和拉运的时候都使用了平台，使板材平放，防止板材变形,边缘板组对采取了加楔子预先反变形的方法。

吊板时采用定形模具卡夹，防止板材变形。

3.2排板前安排专人清理气割飞溅渣及砂石异物。

实施4：

完善反变形卡具

4.1边缘板组对采取了加楔子预先反变形的方法。

4.2中幅板铺在焊缝旁边增加长条大背杠并用龙门板和楔子固定紧，在焊缝两头使用了立缝弧板和楔子加以固定。

4.3定位焊及工卡具的焊接,应由合格焊工担任,焊接工艺与正式焊接相同,引弧和熄弧,在坡口内或焊道上进行。

定位焊缝的长度,对普通碳素钢和低合金钢,不小于50mm。

整个B罐的实施过程在xxx年11月份下旬结束，实施完成后，我们对实施效果进行了检查。

1.外观检查:

整个罐底平滑、平整,观感良好。

2．检查测量结果：

在罐底的焊接过程中测量得到的数据中变形最大的为12mm，最小为5mm。

在xxx年11月28日对B号罐罐底板的凸凹度进行了整体的测量，分成16个方位测量的结果为最大为20mm，最小为8mm。

3．结论：

B号储罐底板焊接完工后凸凹度最大为20mm，本次活动较成功控制了底板焊接变形的问题，保证了罐底板平整，符合规范规定。

制图：

xxx日期：

xxx年11月29日

底板焊接成型图

1.经济效益：

本次活动的成果也应用于本工程的D号储罐,从经济效益上看，由于采用二氧化碳气体保护焊,焊接速度大大加快,没有出现返工现象,B#、D#储罐底板焊接分别比预期提前了3天和5天，罐底板焊接共缩短了8天，节省人工费设备台班费约30000元。

2.社会效益：

通过本次活动，填补了我单位大型锥形体航空煤油储罐施工的技术空白，丰富了单位各种大型储罐的制安经验。

底板变形控制手段和结果得到了建设单位和质量监理的一致好评。

由于对整个工程质量的满意，建设单位把原计划要招标的二期A、C两个10000立方的储罐制安，直接作为补充工程发给我项目部施工，并承诺依期完成后给以20万元的奖励。

3.无形效果：

通过本次QC活动，提高了小组成员的技术攻关能力和组织协调能力，增强了小组的团队协作精神，为进一步开展QC活动奠定了扎实的基础。

1.在进行A、C罐施工时继续应用本活动成果，开展另一个PDCA循环，继续降低焊接变形。

2.归纳总结施工中的反变形控制措施，定期对技术人员、施工人员进行培训，提高质量意识，并不定期举行质量讨论会，加强质量控制。

3.制作了焊接工艺指导卡，铆工施工指导卡，并下发各班组，强化技术交底。

4.加强理论学习，对焊接变形的成因进一步研究，优化焊接变形的控制措施。

1．总结：

本次QC小组活动使小组成员得到了很好的锻炼，提高了分析问题的能力，增强了团队意识，同时也圆满的完成了最初制定的目标，达到了预期的目的。

小组成员活动前后自我评价对比

项目

质量意识

个人能力

QC知识

解决问题信心

团队精神

活动前

8

7

8

8

8

活动后

9

8

9

9

8

小组成员QC水平对比雷达图

制图：

xxx日期：

xxx年9月25日

2．今后打算