1、研制油系统不锈钢管道焊接局部充氩装置电建集团焊接公司QC小组前言前言v 为防止焊缝根部氧化，不锈钢管道焊接时需进行内充氩保护。对一般的水系统不锈钢管道，我们通常使用水溶纸来做一个密闭气室，从而实现对焊缝根部的充氩保护。在油系统不锈钢管道焊接施工中，组合焊口采用局部充氩方式进行内充氩保护，安装焊口采取整管充氩的方法进行内充氩保护，这种方式工作效率低、氩气浪费大。v 因此我们决定成立QC小组研制可用于安装焊口的油系统不锈钢管道焊接局部充氩装置，提高施工质量及工作效率，减少氩气浪费。小组概况小组名称焊接公司QC小组小组所在部门山东电建建设集团有限公司课题名称研制油系统不锈钢管道焊接局部充氩装置课题类
2、型创新型组长刘双小组注册号学习课时40课时小组成立日期2014年3月小组成员10人小组成员姓名职务学历小组职务小组分工刘双副经理本科组长活动组织周元庆技术负责人本科副组长全面负责王启峰教练高中组员设计指导周海涛教练本科组员指导策划徐连玉教练专科组员指导策划刘国栋主管技校组员对策实施王磊技术员专科组员现场发布黄文荣焊工中专组员对策实施吕阳焊工中专组员现场施工李涛焊工中专组员现场施工选题背景u 1.工程现状 在油系统不锈钢管道焊接施工中，组合焊口采用局部充氩方式进行内充氩保护，安装焊口采取整 管充氩的方法进行内充氩保护。u 2.充氩方式分析（如下图）局部充氩保护整管充氩保护两种传统充氩方式的对比表
3、选题背景方法一：局部充氩保护方法二：整管充氩保护u 优点：1.充氩气室长度一般为300-400mm，节约氩气；2.打开氩气开关后短时间即可充满气室，充氩时间短，工作效率较高。u 缺点：1.使用胶皮或水溶纸制作气室，重复劳动，操作较复杂；2.仅适用于组合焊口，不能用于安装焊口，适用性差。u 优点：1.将管道两端封堵后插入氩气胶管，操作简单。u 缺点：1.两根管道焊口对接时，整管充氩气室长度短则几米，长则十几米，需长时间才能充满气室，工作效率低，；2.由于气室长，浪费氩气情况严重。总结：在传统充氩方式中，局部充氩不但工作效率较高，而且可以节约氩气。但其适用性差，仅适用于组合焊口。课题选定v 从提高
4、工作效率和减少氩气用量方面出发小组决定将课题确定为研制油系统不锈钢管道焊接局部充氩装置目标分析 根据某生物质电厂汽机本体润滑油管道施工情况，小组成员进行了分析：该工程汽机本体润滑油管道共有不锈钢焊口185只，其中60-159mm的焊口175只，占总焊口数的94.6%；目标设定60-159mm焊口焊接，根部无氧化，成型良好；1 1只只3 3只只省省80%80%初步方案设计 利用头脑风暴法提出了两种类型的充氩方案密闭气室型充氩装置开放气室型充氩装置？初步方案验证 小组成员利用废弃的DN25凝汽器不锈钢管和DN40的不锈钢管进行了可行性试验：使用手电钻对凝汽器不锈钢管钻孔 小孔置于对口中间位置初步方
5、案验证 充氩管放在管道中心，两端不封堵 焊缝根部成型良好，未氧化采用开放气室进行充氩保护的结构设想是可行的。方案一：橡胶垫密闭气室型（密闭气室型）原理说明两端设置橡胶垫形成封闭气室，橡胶垫通过金属导管相连，金属导管一端与氩气胶管相连，另一端封闭，中间开孔便于氩气喷出不设封闭气室，在圆筒形管子上钻孔，氩气通过小孔均匀的喷出，在坡口附近形成氩气保护带。在充氩装置上添加滚轮及高度调节装置，适应多种管径的充氩保护构想图 优点制作简单充氩稳定性好，操作简单，美观耐用缺点橡胶垫稳定性较差，易损坏制作相对较复杂适用管径目标值适用于60-159mm的不锈钢焊口适用于60-159mm的不锈钢焊口方案值一套装置仅
6、能适用一种规格的管道焊口可适用于多种规格的管道焊口焊接效率目标值单人每小时焊接3只焊口单人每小时焊接3只焊口方案值待验证（理论可达到）待验证（理论可达到）氩气流量目标值较整管充氩节约氩气80%以上较整管充氩节约氩气80%以上方案值待验证（理论可达到）待验证（理论可达到）结论不可行可行初步方案选定方案二：高度可调圆筒喷气型（开放气室型）方案二：高度可调圆筒喷气型（开放气室型）针对密闭气室和开放气室两种类型的充氩方式，小组成员各提出了一个方案，并将结果整理分析如下:初步结构设计送气部分方案验证1、对于胶管接口是否增加防烫金属软管，小组成员进行了讨论：不锈钢焊前不需预热不锈钢焊前不需预热不锈钢材料导
7、热性差不锈钢材料导热性差结论：胶管接口不需增加防烫金属软管结论：胶管接口不需增加防烫金属软管送气部分是指从氩气瓶给充氩部分供给氩气的通道方案铜实物 规格8mm8mm经济性费用较高，市场报价约2.5元/个费用较低，市场报价约2.2元/个可操作性充氩部分为不锈钢，铜与不锈钢不易焊接充氩部分为不锈钢，不锈钢与不锈钢易于焊接总结从经济性与可操作性考虑，小组选择不锈钢材料为胶管接口。送气部分方案验证2、胶管接口材质选择：不锈钢不锈钢较细不锈钢管弯成环状，上面钻孔模型 原理氩气进入弯管后，通过管上的小孔均匀的吹到焊口周围，从而实现对焊缝根部的保护氩气进入管子后，通过管上的小孔均匀的吹到焊口周围，从而实现对
8、焊缝根部的保护保护范围窄宽气流均匀性良好良好可操作性细不锈钢管不易钻孔，弯管需费人工粗不锈钢管易于钻孔，直接切割不费人工结论从保护范围、可操作性考虑，小组选择“较粗不锈钢管管壁直接钻孔”方案充氩部分方案验证1、充氩部分结构：较粗不锈钢管管壁直接钻孔25*0.7mm不锈钢管50.8*9mm不锈钢管实物图片 加工难度夹持钻孔时易变形，加工难度相对较大夹持钻孔时不易变形，加工难度相对较小夹持钻孔时不易变形，加工难度相对较大耐用性易被电弧烧损，易挤压变形，耐用性差不易被电弧烧损，不易被挤压变形，耐用性好不易被电弧烧损，不易被挤压变形，耐用性好结论从加工难度和耐用性综合考虑，小组决定采用“42*2.5m
9、m不锈钢管”方案。充氩部分方案验证42*2.5mm不锈钢管2、充氩部分材料规格的选择：充氩部分方案验证确定保护宽度20mm，充氩管长度40mm3、充氩管长度的确定：不锈钢对口间距不锈钢对口间距3-5mm3-5mm焊接热影响区焊接热影响区5-6mm5-6mm计算最小保护宽度计算最小保护宽度17mm17mm试验计划试验结果 因素试验号 开孔大小开孔间距开孔排数保护宽度流量（L/min）颜色11.5mm7mm421mm12金黄20mm5金黄32mm7mm421mm超量程金黄42mm10mm320mm22金黄结论：由试验可见，采用1.5mm开孔大小，开孔间距10mm，开孔3排的方案时，同样充氩效果下氩
10、气消耗量最小充氩部分方案验证4、开孔大小及间距的确定：231.5mm10mm名称不锈钢万向球实物规格12mm8*16*5mm承重性良好良好经济性费用高，市场报价约8元/个费用低，市场报价约2.4元/个灵活性管子内部行走易卡住灵活结论从经济性和灵活性综合考虑，小组最后选择采用“不锈钢轴承”作为滑动装置。运动部分方案验证1、滑动装置材料的确定：不锈钢轴承不锈钢轴承名称弹簧实物规格40mmM6*40mm稳定性刚性小，稳定性差刚性大，稳定性好可操作性调节高度不方便可在行程内任意调节高度结论从稳定性和可操作性综合考虑，小组最后选择采用“不锈钢螺栓”作为伸缩装置。运动部分方案验证2、伸缩装置材料的确定：不
11、锈钢螺栓不锈钢螺栓运动部分方案验证4、从滑动装置数量的确定：3、固定方法的确定：因选用材料均为不锈钢材料，固定方法全因选用材料均为不锈钢材料，固定方法全部采用焊接方式部采用焊接方式名称三套滑动装置两套滑动装置一套滑动装置模型图 原理沿圆周方向均匀布置三套滑动装置，每套滑动装置顶端与管壁接触，从而保证充氩部分处于管道中心。在圆周方向两端均匀布置两套滑动装置，每套滑动装置底部与管壁接触，通过调整螺栓长度来调节充氩部分高度。在垂直圆心处布置一套滑动装置，底部的轴两端布置两个轴承，通过调整螺栓长度来调节充氩部分高度。通过性直管段通过性好，弯头等部件通过性差。直管段和弯头等部件都有良好的通过性。直管段和
12、弯头等部件都有良好的通过性。经济性三套滑动装置，造成材料和人工浪费。两套滑动装置节省了材料和人工。一套滑动装置更加节省材料和人工。结论从通过性和经济性考虑，两套滑动装置优于三套滑动装置，一套滑动装置效果最优。但由于胶管接口位于充氩部分的中间位置，一套滑动装置中心线与其重合，无法安装，故小组决定 。运动部分方案验证 采用胶管接头端“两套滑动装置”，另一端“一套滑动装置”方案确定最终方案最终方案分解系统图对策制定对策实施对策实施一：图纸设计对策实施二：材料准备：8mm的不锈钢接头 M6的螺栓16mm的不锈钢轴承DN40不锈钢管100*150mm的不锈钢板8mm的不锈钢管6mm的不锈钢管对策实施对策
13、实施三：加工制作1、充氩部分下料、组装无齿锯下料等离子切割机下料不锈钢钻孔堵板与充氩部分焊接对策实施焊接预组装轴下料完成使用无齿锯下料2、运动部分下料、组装对策实施3、运动部分、充氩部分及送气部分的组装氩气接头与充氩部分焊接充氩部分与运动部分焊接组装完成组装完成喷漆对策实施对策实施4、充氩装置工作原理5、使用该装置焊接的焊口焊口根部1焊口根部2对策实施效果检查 1、目标值检查 2014年9月份小组正式将制作的3套充氩装置投入到现场油系统不锈钢管道焊接中，经检查，该装置能够用于60-159不锈钢管道焊接，焊缝成形良好，根部无氧化现象，在焊接效率和节约氩气方面也有明显提升。以下是对使用该充氩装置的
14、3名焊工在8月份未使用该充氩装置前和9月份使用后工作量和氩气消耗的统计：表12：使用充氩装置前后对比 从表中可以看出：焊接效率从8月份活动前平均单人每小时完成1只提高到活动后9月份单人每小时完成3.22只，效率为原焊接效率的322%；氩气消耗量从每瓶氩气焊接3只焊口提高到每瓶氩气焊接20只焊口，节约氩气消耗85%。效果检查2、经济效益 本次小组活动的经济效益，主要体现在工作效率的提高和氩气的节约上。以某生物发电项目部汽机润滑油系统为例，DN50-DN150不锈钢管道焊口共185只，按组合焊口三分之一，安装焊口三分之二计算：18523=123只采用整管充氩方法，背面充氩需用时：123（18）=1
15、5.375工日采用充氩装置方法，背面充氩需用时：123（3.228）=4.77工日按每工日280元计算，280（15.375-4.77）=采用整管充氩方法需用氩气：1233=41瓶采用充氩装置方法需用氩气：12320=6.15瓶按每瓶氩气80元计算，80（41-6.15）=合计节约成本2969.4+2788=效果检查2969.4元2788元5757.4元效果检查v社会效益检查油系统不锈钢管道焊接局部充氩装置的研制并投入使用，极大地提高了油系统不锈钢管道焊接效率，为油循环工作的顺利进行打下了良好的基础，得到了各方认可，将在今后的施工中继续推广使用。将此充氩装置的设计施工资料整理归档，供公司施工同类项目使用。v巩固措施二：v巩固措施一：此新方法目前在电建集团油系统及脱硝系统不锈钢管道焊接中广泛推广；巩固措施 成果的取得离不开大家的共同努力，此次QC小组活动取得成功，小组成员受益匪浅：1.专业技术方面:小组成员对油系统不锈钢焊接有了更深的理解，为下一步更好的施工起到了推进作用；2.管理技术方面：小组以事实为依据，通过数据反映了现场施工状况，使用科学的方法解决了施工问题，提高了成员的逻辑思维能力；下一步的打算：继续优化充氩装置，使之适合更多管径的焊接充氩保护工作。总结回顾及今后打算电建集团焊接公司QC小组敬请各位专家、评委批评指正！谢谢！
