數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析在鋼結(jié)構(gòu)涂裝質(zhì)量控制中的應(yīng)用

楊鋒

（南通理工學(xué)院，江蘇 南通 226002）

數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析在鋼結(jié)構(gòu)涂裝質(zhì)量控制中的應(yīng)用

楊鋒

（南通理工學(xué)院，江蘇 南通 226002）

從涂層膜厚控制、涂裝表面質(zhì)量控制、涂裝檢驗和涂裝人員業(yè)務(wù)能力提升四個方面討論了數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析在涂裝質(zhì)量控制中的應(yīng)用。

鋼結(jié)構(gòu)；涂裝；質(zhì)量控制；檢驗；數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

Abstract:The application of data statistics and analysis to coating quality control was discussed from four aspects including thickness control of coating, surface quality control of painting, inspection of painting and professional ability improvement of painting staff.

Keywords:steel structure; painting; quality control; inspection; data statistics and analysis

Author’s address:Nantong Institute of Technology, Nantong 226002, China

金屬腐蝕給社會造成很大的損失，美國每年因以鋼鐵為主的金屬腐蝕帶來的損失約占全年 GDP的3.1%[1]，而涂裝是船舶和建筑鋼結(jié)構(gòu)最有效的防腐手段之一。2008年的金融危機使船舶和鋼結(jié)構(gòu)市場一直不景氣，造船業(yè)持續(xù)低迷[2]，鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)品的售價被壓低，而近年來對VOC(揮發(fā)性有機化合物)的排放限制和綠色涂料的強制使用又加大了涂裝成本[3-4]。因此，為滿足新型船舶、鋼基設(shè)備越來越高的涂裝要求，以及越來越嚴格的相關(guān)法規(guī)和標準(如天然氣船LNG等高端船舶和美國鋼結(jié)構(gòu)涂裝協(xié)會SSPC的相關(guān)標準)[5-7]，企業(yè)必須盡可能在不大幅提高涂裝成本的前提下提高涂裝質(zhì)量，才能得以生存[8]。

鋼結(jié)構(gòu)涂裝一般會采用統(tǒng)計表、因果分析圖、對策圖等對涂層厚度、涂裝質(zhì)量、涂料消耗情況等相關(guān)數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，以改進質(zhì)量，提高效率，降低成本。除了涂裝過程，數(shù)據(jù)統(tǒng)計也可用于鋼結(jié)構(gòu)的其他工序(如裝配、焊接等)的統(tǒng)計分析。

在資金有限的情況下，解決涂裝過程的短板問題有利于取得更高的投入產(chǎn)出比，而數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析能夠讓企業(yè)及時發(fā)現(xiàn)短板問題，并予以解決。此外，數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析還可用于反映涂裝報檢的通過情況，以激發(fā)員工士氣，防止職業(yè)懈怠。因此，為應(yīng)對上述挑戰(zhàn)，除了需不斷改進涂裝技術(shù)，提高管理水平和人員素質(zhì)外，還需要加強涂裝過程中的數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析。本文從涂層膜厚控制、涂裝表面質(zhì)量控制、涂裝檢驗和涂裝人員業(yè)務(wù)能力提升四個方面，介紹了數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析在鋼結(jié)構(gòu)涂裝質(zhì)量控制中的應(yīng)用情況，并針對存在的問題提出了建議。

1 數(shù)據(jù)統(tǒng)計在膜厚控制中的應(yīng)用

膜厚控制是鋼結(jié)構(gòu)涂裝質(zhì)量控制的重要環(huán)節(jié)之一，不僅關(guān)系到涂層的質(zhì)量，而且關(guān)系到涂料的消耗情況。涂層的防腐蝕效果一般與其膜厚成正比，若膜厚達不到要求，涂層的防腐性能就會受到影響。但涂層并非越厚越好，過厚不僅會浪費涂料，而且會導(dǎo)致橘皮、開裂、剝落、針孔等缺陷。理想的膜厚是略高于標準膜厚，并且盡可能均勻分布，這樣才能在保證涂層質(zhì)量的同時盡可能地降低涂裝成本。

當前國內(nèi)絕大多數(shù)企業(yè)在鋼結(jié)構(gòu)涂裝膜厚控制中都會對膜厚進行數(shù)據(jù)記錄和統(tǒng)計，但他們的統(tǒng)計工作往往不夠全面。

1.1 問題1──僅統(tǒng)計隨機測量點的膜厚

對于涂層膜厚的數(shù)據(jù)統(tǒng)計，傳統(tǒng)方法是通過統(tǒng)計隨機測量點的膜厚，得出膜厚的最小值、最大值、平均值以及膜厚分布的均勻性。這種統(tǒng)計方法適用于結(jié)構(gòu)簡單的鋼結(jié)構(gòu)(如船舶分段外板)。但對于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的鋼結(jié)構(gòu)而言，采用該法顯然無法準確反映涂層的膜厚分布情況，不能準確、有效地控制膜厚。很多復(fù)雜鋼結(jié)構(gòu)大平面上的涂層膜厚達標且分布均勻，但部分難噴涂區(qū)膜厚卻往往不足。當然，也可將構(gòu)件的涂層分不同區(qū)域進行統(tǒng)計，如表1所示。但該法較繁瑣，針對不同類型的構(gòu)件需要制定不同的統(tǒng)計表。

表1 某H型鋼梁不同表面涂層的膜厚統(tǒng)計Table 1 Statistics of thicknesses of coatings on different surfaces of a H-section steel beam

在實際生產(chǎn)中，為保證復(fù)雜鋼結(jié)構(gòu)各部位的涂層膜厚達標，往往需要對一些難噴涂區(qū)至少進行1次預(yù)涂，一些極難噴涂區(qū)需要進行2次甚至更多次預(yù)涂。因此可將復(fù)雜鋼結(jié)構(gòu)按無需預(yù)涂區(qū)、一次預(yù)涂區(qū)、兩次預(yù)涂區(qū)等進行膜厚統(tǒng)計。若無需預(yù)涂的大平面膜厚達標，但預(yù)涂區(qū)膜厚未達標，則可能是預(yù)涂工作不到位，應(yīng)當對現(xiàn)場的預(yù)涂工作進行跟蹤調(diào)查，對操作人員進行必要的培訓(xùn)，或?qū)⒁淮晤A(yù)涂區(qū)升級為兩次預(yù)涂區(qū)。如果是非預(yù)涂區(qū)的膜厚不達標，則有可能是槍手噴涂手法的問題，若無法提高槍手的噴涂技術(shù)，那么可根據(jù)統(tǒng)計結(jié)果將部分無需預(yù)涂區(qū)域改為預(yù)涂區(qū)域，通過預(yù)涂來彌補噴涂膜厚的不足。如此便可通過膜厚統(tǒng)計工作來不斷強化現(xiàn)場的施工。

1.2 問題2──甚少統(tǒng)計鋼材的表面粗糙度

鋼結(jié)構(gòu)用涂料一般要求鋼材表面粗糙度為40 ～ 75 μm，只要在這個范圍內(nèi)便可進行涂裝。粗糙度較大時雖然涂裝質(zhì)量也能合格，但會增加涂料的消耗。因此鋼結(jié)構(gòu)的表面粗糙度不僅關(guān)系到涂層的質(zhì)量，而且對涂料的消耗量有一定的影響，可作為控制涂料消耗量的依據(jù)。對鋼結(jié)構(gòu)表面粗糙度的測量和記錄必不可少，但一些鋼結(jié)構(gòu)企業(yè)對表面粗糙度僅檢驗而不記錄。

鋼結(jié)構(gòu)廠常用的粗糙度檢測工具有對比試塊、探針式粗糙度儀和復(fù)制膠帶式粗糙度儀。對比試塊測量粗糙度主要靠主觀判斷，精度差，只能用來單純地檢驗粗糙度，很難用于數(shù)據(jù)統(tǒng)計。復(fù)制膠帶式粗糙度儀的測量精度最高，但操作復(fù)雜，單個膠帶測量范圍狹窄，不同規(guī)格的膠帶適用于不同粗糙度的涂層，如Elcometer 122 coarse膠帶僅可用于測量粗糙度在20 ～ 64 μm范圍的鋼材表面，并且成本太高，測1個數(shù)據(jù)就要消耗1片膠帶(價格1美元左右)。探針式粗糙度儀的精確度比復(fù)制膠帶式粗糙度儀略低，但檢驗成本也低，適用于對精度要求一般的粗糙度數(shù)據(jù)的統(tǒng)計，操作簡便，可通過多次測量取平均值的辦法來提高準確性。因此除非對粗糙度記錄準確性要求很高，否則使用探針式粗糙度儀進行粗糙度統(tǒng)計是最合適的。

1.3 問題3──未合理使用測量設(shè)備，統(tǒng)計結(jié)果有偏差

使用測膜儀時要注意以下幾點：

(1) 每次測量前都應(yīng)校準。為防止鋼材表面粗糙度對數(shù)值的影響，可使用與鋼結(jié)構(gòu)表面粗糙度相同的試板進行校準。

(2) 需配備彎探頭和直探頭涂層測厚儀，以便測量狹窄空間內(nèi)的涂層膜厚。建議購買帶有可拆卸探頭的涂層測厚儀，并配備多種探頭，如此可降低成本。

(3) 測膜儀在測量時會產(chǎn)生邊緣效應(yīng)和曲率效應(yīng)，影響膜厚測量數(shù)據(jù)的準確性。這些部位的膜厚可通過比較的方式來大致判斷：涂層越厚的部位，手摸起來越光滑，反之則越粗糙[9]。先用測膜儀測量附近大平面涂層的厚度，再用手觸摸邊緣和曲面，并與周圍大平面涂層膜厚進行對比，從而判斷邊緣和曲面膜厚的大致范圍。若一定要測量邊緣和曲面的膜厚，可在測量前先使用具有同樣邊緣或曲率效應(yīng)并且膜厚接近的試樣對測膜儀進行校驗，以提高準確性。

(4) 涂層僅表干而未硬干時表面還比較軟，采用測膜儀測量時涂層會向內(nèi)凹陷，測量值偏小。可憑指甲掐漆膜所產(chǎn)生的痕跡來判斷是否硬干。

為減少涂料消耗，鋼結(jié)構(gòu)企業(yè)要制定限額，并根據(jù)現(xiàn)場涂裝情況調(diào)整限額[10-11]，認真記錄膜厚，為制定和調(diào)整限額提供依據(jù)。

2 數(shù)據(jù)統(tǒng)計在涂裝表面質(zhì)量控制中的應(yīng)用

對鋼結(jié)構(gòu)涂裝質(zhì)量控制的方法有很多種，常用的有調(diào)查表法、因果分析圖法、排列圖法等。

2.1 調(diào)查表法

調(diào)查表法是對涂裝質(zhì)量的分布情況進行調(diào)查，它可以針對工件，也可以針對人員。針對工件時，可以分析工件的哪些部位最易出現(xiàn)質(zhì)量問題，可參考表1進行統(tǒng)計，將膜厚點、膜厚分別改為缺陷名稱和缺陷數(shù)即可。針對人時，可以看出哪些施工人員的技能或工作態(tài)度需要強化。這種表很多企業(yè)都在做，但統(tǒng)計結(jié)果不太精確，無法確定抽檢到的不合格問題是否完全由被抽檢人員所致。如膜厚偏低，可能是預(yù)涂所導(dǎo)致，而不一定是噴漆工的問題。因此應(yīng)在質(zhì)量調(diào)查表中列出涉及的其他涂裝作業(yè)人員，以便進行有效分析，并排除他因。如表2所示，噴漆工C的抽檢不合格率最高，但由不同人員預(yù)涂的構(gòu)件不合格率的差值卻很大，這時就需要檢查現(xiàn)場的工件，看不合格處是否為預(yù)涂缺陷所致。建議盡可能地給噴涂人員配備固定的預(yù)涂人員，以便他們達成默契，互相配合。

表2 不同人員涂裝質(zhì)量的調(diào)查統(tǒng)計Table 2 Statistics of quality of painting operated by different persons

2.2 因果分析圖法

調(diào)查表所列出的數(shù)據(jù)還要用因果分析圖進行分析，以得出導(dǎo)致質(zhì)量問題的原因。因果分析圖又叫魚刺圖，可從人、機、料、法、環(huán)分別進行分析，能反映質(zhì)量缺陷與施工、環(huán)境等的因果關(guān)系。但在傳統(tǒng)的魚刺圖上只能看出問題發(fā)生的原因，而看不出不同原因所造成的影響不同。針對這個問題，可以對魚刺圖進行改進。如圖1所示，現(xiàn)場發(fā)生質(zhì)量問題并找到原因后可進行記錄，在魚刺圖上標出不同原因出現(xiàn)的頻次，這樣就可以快速判斷產(chǎn)生缺陷的主要原因，在日后的噴涂操作中給予注意。因果分析圖法也可用表格的形式列出，并提出對策，這被稱為對策表法。表3為圖1中環(huán)境因素的對策表。

圖1 因果分析圖Figure 1 Cause and effect diagram

表3 對策表Table 3 Countermeasure table

2.3 排列圖法

經(jīng)過改進的魚刺圖雖然能反映質(zhì)量問題發(fā)生的原因，但無法特別直觀地判斷不同質(zhì)量問題發(fā)生的頻率，而少數(shù)幾個質(zhì)量問題往往對質(zhì)量控制起到關(guān)鍵作用，此時可以通過排列圖法來區(qū)分重要程度不同的項目。即把所有缺陷的不合格數(shù)列在表中(如表 4)，再將缺陷按出現(xiàn)頻次從大到小的順序排列，計算出累計頻次和累計頻率，并做成排列表(如表5)。一般將排列表中累計頻率為0% ～ 75%的缺陷定為A類問題，應(yīng)重點關(guān)注；累計頻率為75% ～ 90%的缺陷定為B類問題，需給予適當關(guān)注；累計頻率為90% ～ 100%的定為C類問題，加強管理即可。也可將排列表繪制成排列圖，如圖2就是表5對應(yīng)的排列圖。

表4 涂膜缺陷統(tǒng)計表Table 4 Statistical table for coating defects

表5 涂膜缺陷排列表Table 5 Check sheet for coating defects

圖2 涂膜缺陷排列圖Figure 2 Pareto chart for coating defects

3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計在涂裝質(zhì)量檢驗中的應(yīng)用

鋼結(jié)構(gòu)涂裝質(zhì)量控制的主要執(zhí)行人是涂裝施工企業(yè)的質(zhì)量管理人員，質(zhì)量管理手段分為巡檢和專檢。巡檢指檢驗人員平時在車間巡查過程中發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問題并及時反饋和解決，它涉及到涂裝作業(yè)的全過程。專檢是質(zhì)量管理人員對涂裝作業(yè)過程中的一些重要節(jié)點進行檢驗。本文僅討論專檢。最主要的檢驗節(jié)點是噴砂后底漆前檢驗和涂裝完工檢驗。施工企業(yè)還可以根據(jù)實際情況增加其他檢驗節(jié)點，如每道涂層施工前需對上道涂層進行檢驗。

涂裝施工方會在每次報檢前向涂裝質(zhì)檢提交報檢單，一旦檢驗通過，涂裝質(zhì)檢會在報檢單上確認簽字，作為鋼結(jié)構(gòu)進入下道工序或涂裝完工的憑證?？筛鶕?jù)報檢單上的記錄來統(tǒng)計報檢合格率。涂裝報檢合格率(即通過檢驗的概率)也可作為量化班組質(zhì)量水平的指標，憑此可對現(xiàn)場涂裝質(zhì)量有所了解。但若報檢單上只有“接受”和“不接受”兩個選項，則會給統(tǒng)計工作帶來一定的不便。

對于在涂裝檢驗過程中發(fā)現(xiàn)的一些質(zhì)量缺陷，涂裝施工方可當著涂裝質(zhì)檢人員的面將問題處理掉，這時質(zhì)檢員在報檢單上填“不接受”顯然不妥，畢竟質(zhì)量問題經(jīng)現(xiàn)場處理后已經(jīng)合格，但填寫“接受”又不能與無質(zhì)量缺陷有所區(qū)分。這時可以在報檢單上增加一個選項“有條件接受”，該選項介于“接受”和“不接受”之間。另外，施工方在自檢時要做到一點問題都沒有確實比較困難，質(zhì)檢方可以與施工方約定，若施工方能夠在一定時間(如10 min)內(nèi)解決發(fā)現(xiàn)的問題，統(tǒng)計時算“接受”，超過一定時間算“有條件接受”，如果不能當場處理而需要再次驗收則算“不接受”。

涂裝是鋼結(jié)構(gòu)制作的最后一道工序，鋼結(jié)構(gòu)完成制作并轉(zhuǎn)移到涂裝班組后往往離發(fā)貨期不遠了，有時甚至因為前道工序的返工，導(dǎo)致在移交給涂裝班組時已超過發(fā)貨期。一些鋼結(jié)構(gòu)在涂裝完工檢(即完成全部涂裝工作后的總驗收)中雖然被發(fā)現(xiàn)存在質(zhì)量缺陷，但無法在短時間內(nèi)完成修補。為了保證現(xiàn)場安裝的進度，鋼結(jié)構(gòu)廠會將此構(gòu)件先發(fā)運給業(yè)主，待構(gòu)件安裝完成后再對構(gòu)件的涂層進行修補。這種情況下的涂裝質(zhì)量被質(zhì)檢接受是為了配合現(xiàn)場的安裝進度，而非產(chǎn)品質(zhì)量本身合格，因此報檢單上還要增加一個“讓步接受”的選項，表示質(zhì)量不合格，但因為特殊原因而不得不接受。

鋼結(jié)構(gòu)企業(yè)應(yīng)當每月對當月涂裝報檢單進行匯總，統(tǒng)計并計算報檢合格率，統(tǒng)計時寫“接受”、“不接受”的報檢單計數(shù)分別為“1”和“0”，“有條件接受”和“讓步接受”的在“0 ～ 1”之間取值，“有條件接受”的取值一般高于“讓步接受”，計數(shù)總和除以總報檢次數(shù)即為當月的報檢合格率，如此所得報檢合格率比只統(tǒng)計“接受”和“不接受”更加準確。報檢結(jié)果若不是“接受”，則報檢單上需要注明原因(如流掛、針孔等)，并用上述調(diào)查圖表進行記錄。相關(guān)統(tǒng)計信息可以用于日后的質(zhì)量分析，也可用于對施工班組的考核。

4 涂裝質(zhì)量有助于統(tǒng)計人員業(yè)務(wù)能力的提升

做好涂裝質(zhì)量的統(tǒng)計工作對相關(guān)人員的統(tǒng)計水平有一定的要求，而當前我國相關(guān)統(tǒng)計從業(yè)人員的文化水平普遍偏低，因此往往需要對他們進行一系列的培訓(xùn)，以彌補文化程度上的短板。培訓(xùn)內(nèi)容主要包括3個方面：數(shù)據(jù)統(tǒng)計方法，涂裝檢測儀器的使用，以及相關(guān)軟件的應(yīng)用。按時間可將培訓(xùn)分為入職前培訓(xùn)和入職后培訓(xùn)。

入職前培訓(xùn)是為了保證員工能迅速開展工作，時間不會很長，主要培訓(xùn)本公司規(guī)定的必須實施的數(shù)據(jù)統(tǒng)計方法，公司內(nèi)常用涂裝測量儀器的使用，以及常用辦公軟件的應(yīng)用。在入職培訓(xùn)中，員工一般沒有時間，也沒有必要去學(xué)習(xí)專用的統(tǒng)計軟件，采用Excel表就可以替代專業(yè)軟件的部分功能，圖2就是使用Excel繪制的。

員工入職后，可以在空閑時由公司內(nèi)資深技術(shù)人員進行持續(xù)時間較長的培訓(xùn)。佐敦、國際油漆等大公司為了保證客戶能正確使用他們的涂料，一般都會對客戶進行免費的培訓(xùn)，但培訓(xùn)時間較短，一般一次為1 ～ 4天，客戶可要求增加質(zhì)量統(tǒng)計方面的培訓(xùn)內(nèi)容，也可以找專門的機構(gòu)進行專業(yè)培訓(xùn)。如美國防腐工程師協(xié)會(NACE)每年都要組織涂裝檢查員1級(NACE-CIP-1)和2級(NACE-CIP-2)的培訓(xùn)，其中包括了質(zhì)量統(tǒng)計方面的內(nèi)容，考試合格后頒發(fā)國際認可的證書，但費用很高，一般需要3 ～ 4萬元人民幣。相關(guān)企業(yè)可根據(jù)自身的實力和需求選擇合適的培訓(xùn)內(nèi)容。

5 結(jié)語

目前我國一些鋼結(jié)構(gòu)企業(yè)的涂裝數(shù)據(jù)統(tǒng)計不科學(xué)、不全面，統(tǒng)計人員的業(yè)務(wù)水平也有待提高。知己知彼，百戰(zhàn)百勝。涂裝過程中數(shù)據(jù)統(tǒng)計水平的提升可以讓質(zhì)檢人員更好地了解現(xiàn)場涂裝的情況，在涂裝過程中做到有的放矢，提高涂裝質(zhì)量。

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[ 編輯：周新莉 ]

Application of data statistics and analysis in coating quality control for steel structures

YANG Feng

TQ630.4

B

1004 – 227X (2017) 18 – 0995 – 05

2017–04–06

2017–06–02

楊鋒（1983–），男，江蘇南通人，碩士，工程師，研究方向為腐蝕與防護、重工業(yè)、高等教育。

作者聯(lián)系方式：(E-mail) lxyangfeng@126.com。

10.19289/j.1004-227x.2017.18.009