SAWL 鋼管生產(chǎn)線夾渣缺陷分析與對策

梁 棟，蘇 志，范 鋒

（渤海裝備南京巨龍鋼管有限公司，江蘇南京 210061）

1 現(xiàn)狀調(diào)查

對某SAWL 生產(chǎn)線2020 年度的夾渣缺陷情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，焊接一通率平均為93.57%，而在6.43%的焊接缺陷率中，夾渣缺陷率平均達(dá)到4.0%（圖1）。其中，夾渣缺陷以管端居多，管尾（鋼管西端）的缺陷占比最高。鋼管東端（切除）、鋼管西端（切除）和鋼管中間（補(bǔ)焊）的故障率分別為16%、54%和30%。

圖1 2020 年夾渣缺陷率統(tǒng)計(jì)

2 原因分析

鋼管焊接產(chǎn)生夾渣缺陷的原因有很多，除了焊接參數(shù)以外，生產(chǎn)線上還有很多工序可能造成夾渣缺陷。從人、機(jī)、料、方、環(huán)等5 個(gè)方面分析，得出夾渣缺陷的主要因素（圖2）：造成夾渣缺陷的末端原因共有8 個(gè)，其中設(shè)備故障為不可控因素，預(yù)焊和修補(bǔ)崗位同屬原因，因此將其余6 個(gè)末端原因收集，并采用驗(yàn)證、現(xiàn)場調(diào)研、統(tǒng)計(jì)分析等方法對末端原因進(jìn)行確認(rèn)。

圖2 導(dǎo)致鋼管夾渣缺陷因果圖

針對導(dǎo)致鋼管直線度超標(biāo)的因果圖，進(jìn)行逐一確認(rèn)，并做出要因確認(rèn)計(jì)劃表（表1）。

表1 要因確認(rèn)計(jì)劃表

針對造成鋼管夾渣缺陷要因確認(rèn)計(jì)劃表的末端因素，進(jìn)行逐一確認(rèn)，過程如下：

（1）鋼板板邊平度（波浪彎）超標(biāo)因素確認(rèn)。在生產(chǎn)的3 個(gè)規(guī)格中隨機(jī)抽取200 張鋼板進(jìn)行板邊平度的測量，抽樣范圍內(nèi)的100%的鋼板平直度符合工藝要求范圍，即平度≤10 mm/（2 m）。屬于非要因。

（2）引熄弧板焊接操作不當(dāng)因素確認(rèn)。在生產(chǎn)的3 個(gè)規(guī)格中隨機(jī)抽取180 張鋼板進(jìn)行引熄弧板焊接質(zhì)量檢查，崗位員工均使用引熄弧板焊接專用工裝焊接，焊接后的引熄弧板符合工藝要求。屬于非要因。與鋼板側(cè)邊平行度、與鋼板上下表面錯(cuò)邊、與鋼板側(cè)邊錯(cuò)邊和是否使用焊接工裝的合格率分別為98%、98%、99%和100%。

（3）銑邊機(jī)焊接坡口不均勻因素確認(rèn)。在生產(chǎn)的3 個(gè)規(guī)格中隨機(jī)抽取180 張鋼板，進(jìn)行焊接坡口質(zhì)量檢查，坡口尺寸符合工藝要求。屬于非要因。

（4）預(yù)焊質(zhì)量差、預(yù)焊修補(bǔ)質(zhì)量差因素確認(rèn)。預(yù)焊質(zhì)量較差，預(yù)焊修補(bǔ)崗位在修補(bǔ)后，沒有嚴(yán)格執(zhí)行焊縫修磨圓滑過渡，存在高低焊縫沒有修磨，容易造成外焊時(shí)電流、電壓波動(dòng)，產(chǎn)生焊接缺陷。鋼管內(nèi)壁存在焊瘤沒有修磨，此類焊瘤較小，不會(huì)造成內(nèi)焊?；〈罱樱呛苋菀桩a(chǎn)生焊接夾渣缺陷，因此必須清理干凈。預(yù)焊焊縫缺陷如圖3 所示，屬于要因。

圖3 預(yù)焊焊縫缺陷圖

（5）焊接工藝優(yōu)化不足因素確認(rèn)。對2020 年1—12 月份的焊接一通率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)（圖4），可知在當(dāng)前的焊接工藝指導(dǎo)下，2020 年焊接一通率可達(dá)到93.57%。雖然工藝可靠性和指導(dǎo)性較好，但是還能夠繼續(xù)再優(yōu)化。屬于非要因。

圖4 2020 年1—12 月份焊接一通率情況統(tǒng)計(jì)

（6）培訓(xùn)效果差，崗位員工對工藝要求不理解不能有效執(zhí)行因素確認(rèn)。查閱2020 年4 月至2020 年12 月培訓(xùn)記錄，班組全體員工平均每3 個(gè)月培訓(xùn)一次（其中包括新轉(zhuǎn)崗人員），理論知識與技能培訓(xùn)各占50%，通過培訓(xùn)，考試成績達(dá)到80 分以上的占97%，員工技術(shù)水平逐步提高。屬于非要因。

3 制定對策

通過要因確認(rèn)將主要問題進(jìn)行逐條梳理，為尋求應(yīng)對措施，對要因中的影響因素進(jìn)行逐條分析，得出對策方案（表2）。

表2 對策評價(jià)選擇表

4 對策實(shí)施

（1）攻關(guān)小組在確定預(yù)焊及預(yù)焊修補(bǔ)崗位執(zhí)行修磨等措施為要因后，展開討論：預(yù)焊崗位在工藝參數(shù)范圍內(nèi)，調(diào)整機(jī)架高度，4#、5#缸角度及伸出量，記錄相應(yīng)參數(shù)，尤其生產(chǎn)換規(guī)格以后，要求調(diào)整合適在進(jìn)行批量生產(chǎn)。預(yù)焊修補(bǔ)崗位在修補(bǔ)后，沒有嚴(yán)格執(zhí)行焊縫修磨圓滑過渡，存在高低焊縫沒有修磨，容易造成外焊時(shí)電流、電壓波動(dòng)，產(chǎn)生焊接缺陷。在調(diào)整機(jī)架高度及4#、5#缸角度后，對比對策實(shí)施前后預(yù)焊后管尾及熄弧板的合縫及焊接情況，修補(bǔ)崗位嚴(yán)格要求以后效果顯著提升。

（2）攻關(guān)小組在確定優(yōu)化焊接工藝參數(shù)為要因后，展開討論：針對若干項(xiàng)目制定了相應(yīng)的優(yōu)化對策，從電流、電壓、線能量、焊速、焊絲焊劑匹配等方面進(jìn)行優(yōu)化，并在對策實(shí)施后對焊接質(zhì)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)（表3）。

表3 工藝參數(shù)調(diào)整

特別是在某LNG 外輸管道項(xiàng)目經(jīng)過討論，制定表4 工藝工藝參數(shù)，實(shí)施效果顯著，焊接一通率96.87%、切除率1.53%，比較前期平均缺陷提升顯著。調(diào)整后的焊縫形貌理想，焊縫外觀無損缺陷較低、理化性能合格，調(diào)整的參數(shù)很合適。

5 項(xiàng)目取得成果及應(yīng)用效果

（1）對2021 年3—8 月份的焊接質(zhì)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，一通率（平均95.21%）提高1.64%、切除率（平均3.51%）降低0.95%、夾渣缺陷（平均2.61%）降低1.39%，效果明顯（表4）。

表4 2021 年焊接缺陷率統(tǒng)計(jì)

（2）焊接質(zhì)量的提升，降低焊接缺陷的概率和管端切除率，提高了生產(chǎn)效率，降低質(zhì)量成本，尤其是在大口徑、大壁厚的鋼管時(shí)，效率提高相當(dāng)顯著。

（3）鋼管管端的焊接缺陷，對于鋼管制造廠家是材耗和效率的損失，而對于鋼管的最終用戶來講，施工現(xiàn)場將鋼管對接環(huán)焊，輸送過程中環(huán)焊縫及附近區(qū)域是極其容易失效的環(huán)節(jié)，因此管端的焊接質(zhì)量是關(guān)系到鋼管是否能夠安全服役的關(guān)鍵要素。