【文章內(nèi)容簡介】 素可以概括為人員（ Man）、機器（ Machine）、材料（ Material）、方法（ Method）和環(huán)境（ Environment） 五 個方面。通過對 水冷壁管焊接時的整個生產(chǎn)過程進(jìn)行全面的分析與研究，征詢 QC 小組有關(guān)成員，從人、機器、材料、方法和環(huán)境 五個 方面找出 水冷壁管 焊接時質(zhì)量 問題的兩種主要原因，通過檢測分析得出，影響產(chǎn)品合格率和產(chǎn)生廢品率的主要因素是裂紋和夾渣。從缺陷出現(xiàn)的位置看，缺陷大部分出現(xiàn)在卷板對頭附近，裂紋缺陷均伴有夾渣，缺陷均出現(xiàn)在內(nèi)焊縫。利用因果圖對裂紋和夾渣的形成過程進(jìn)行了分析。通過與產(chǎn)品生產(chǎn)相關(guān)的人員，包括技術(shù)、采購、生產(chǎn)、操作工人等的集思廣益、暢所欲言，從人、機器、材料、方法、環(huán)境 五 個方面查找了與裂紋和夾渣相關(guān)的各種因素，如圖 所示。 沈陽理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 13 圖 水冷壁管與筒體 焊接 形成熱 裂紋的因果圖 圖 水冷壁管與筒體 焊接 形成冷 裂紋的因果圖 沈陽理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 14 圖 水冷 壁管與筒體 焊接的 夾渣 的因果圖 確認(rèn)影響質(zhì)量問題的主要原因 將以上影響 水冷壁管焊接質(zhì)量 的各種原因進(jìn)行分析、歸納、整理，并征詢相關(guān)技術(shù)人員，結(jié)合本產(chǎn)品生產(chǎn)工藝實踐，將其主要原因概括為以下幾點： （ 1） 引起 熱 裂紋的原因： a．焊縫金屬中 C、 S、 P 和其他易形成低熔共晶體的合金成分含量較高 。 b． 焊 縫金屬中 Mn/S 比例不合適； c． 焊池形狀不合適，凹度太大。 （ 2）引起冷裂紋的原因： a．焊接材料中的含氫量較高； b． 焊接區(qū)的冷卻速度； c． 焊接材料未烘干，焊口及工件表面有水分、油污及鐵銹。 沈陽理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 15 （ 3） 引起夾渣的原因 a. 焊接材料與母材化學(xué)成分匹配不當(dāng)； b. 多層焊時層間清渣不 夠 ； c. 焊接工藝方法操作不當(dāng) ； d. 坡口設(shè)計、加工不合適。 針對以上各種主要因素，采用調(diào)查評比的方法，請 QC 小組的成員對上述各種主要原因進(jìn)行評價給分，并確定主次（其權(quán)數(shù)和平均值∑ X/n 最大的為最重要的影響因素）。根據(jù)“調(diào)查評比標(biāo)準(zhǔn)表”，如表 ，采用加權(quán)平均法得到評價表，如表 、表 、表 所示。 表 調(diào)查評比標(biāo)準(zhǔn)表 序號 重要程度 符號 權(quán)數(shù) （ X） 1 絕對影響 A 4 2 特別影響 E 3 3 影響 I 2 4 一般影響 O 1 5 不影響 U 0 表 熱 裂紋評價表 評價員 原 因 李 建國 劉 大亮 周 翔宇 張 東城 徐 至森 馬 明龍 鄭 碩 ∑ X/n 焊池形狀不合適，凹度太大 I E I I E I I 焊縫金屬中 C、 S、 P 和其他易形成低熔共晶體的合金成分含量較高 A A A A A A A 4 焊縫金屬中 Mn/S 比例不合適 E I E E I E E 沈陽理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 16 表 冷裂紋 評價表 評價員 原 因 李 建國 劉 大亮 周 翔宇 張 東城 徐 至森 馬 明龍 鄭 碩 ∑ X/n 焊接材料中的含氫量較高 A A A A A A A 4 焊接區(qū)的冷卻速度 O O O O O O O 1 焊接材料未烘干，焊口及工件表面有水分、油污及鐵銹 E E E I E I E 表 夾渣評價表 評價員 原 因 李 建國 劉 大亮 周 翔宇 張 東城 徐 至森 馬 明龍 鄭 碩 ∑ X/n 多層焊時層間清渣不 夠 A A A A E A A 焊接材料與母材化學(xué)成分 匹配不當(dāng) O O O O O O O 1 坡口設(shè)計、加工不合適 E I I E A E E 焊接工藝方法操作不當(dāng) I E E I E I I 根據(jù)以上加權(quán)平均的評價結(jié)果，將以上三大質(zhì)量問題的各主要因素，按影響程度由大到小的順序排列，如表 、表 所示。 表 熱 裂紋原因排列順序表 原因 ∑ X/n 順序 焊縫金屬中 C、 S、 P 和其他易形成低熔共晶體的合金成分含量較高 4 1 焊縫金屬中 Mn/S 比例不合適 2 焊池形狀不合適，凹度太大 3 沈陽理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 17 表 冷 裂紋原因排列順序表 原因 ∑ X/n 順序 焊接材料中的含氫量較高 4 1 焊接材料未烘干，焊口及工件表面有水分、油污及鐵銹 2 焊接區(qū)的冷卻速度 1 3 表 夾渣原因排列順序表 原因 ∑ X/n 順序 多層焊時層間清渣不夠 1 坡口設(shè)計、加工不合適 2 焊接工藝方法操作不當(dāng) 3 焊接材料與母材化學(xué)成分 匹配不當(dāng) 1 4 針對主要質(zhì)量原因制定相應(yīng)的對策目標(biāo) 確定了需要解決的主要因素后，為了迅速和有效地解決問題，建立了對策表。對策表又叫措施計劃表，是針對質(zhì)量問題的主要原因而制定的應(yīng)采取措施的計劃表。如表 所示，明確對策措施，并以定員定期保證對策的實施，從而確保水冷壁管與筒體的焊接質(zhì)量。 根據(jù) 水冷壁管與筒體焊接接縫 的抽樣不合格品率 %（見公式 中的 P ）與目前的生產(chǎn)狀況，為了盡快提高質(zhì)量、增加效益 ,確定“目標(biāo)值”為不合格品率降為 6%左右。 表 水冷壁管 焊接缺陷對策表 序號 原因 措施 目標(biāo) 執(zhí)行人 完成日期 1 焊縫 金屬中C、 S、 P 和其他易形成低熔共晶體的合金選用 C、 S、P 含量較低的鋼材 由于 焊接材料而產(chǎn)生的熱裂紋減少 李建國 劉大亮 沈陽理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 18 成分含量較高 2 焊縫 金屬中Mn/S 比例 不合適 減少 母材在焊縫金屬中的混合比 產(chǎn)生 的 熱裂紋減少 王若林 馬明龍 3 焊池 形狀不合適，凹度太大 調(diào)整 焊縫橫截面的形狀 焊縫形狀形成的 熱裂紋減少 楊帥 周翔宇 4 焊接 材料中的含氫量較高 選用低氫 焊條 氫致裂紋減少 彭德林 樸瑞 5 焊接 材料未烘干，焊口及工件表面有水分、油污及鐵銹 準(zhǔn)備 焊接材料時應(yīng)進(jìn)行油污、鐵銹及水的處理 產(chǎn)生 的冷裂紋減少 李建國 羅明 6 焊接 區(qū)的冷卻速度 快 采用 焊前預(yù)熱或加大焊接熱 輸 入 的 方法，降低焊接區(qū)的冷卻速度 冷裂紋減少 李建國 趙鵬 7 多層 焊時層間清渣不夠 認(rèn)真 地清除層間熔渣 產(chǎn)生 的夾渣減少 彭德林 樸瑞 8 坡口設(shè)計、加工不合適 合理 地選擇工藝參數(shù) 產(chǎn)生 的夾渣減少 張東城 周翔宇 9 焊接 工藝方法操作不當(dāng) 調(diào)整 焊條角度和運條方法 產(chǎn)生 的夾渣減少 樸瑞 王若林 10 焊接 材料與母材化學(xué)成分 匹配不當(dāng) 選擇 與母材匹配的焊接材料 產(chǎn)生 的夾渣減少 李建國 羅明 沈陽理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 19 4 D（執(zhí)行）階段 D 階段就是按照所制定的計劃、目標(biāo)和措施去具體實施。通過 P（計劃）階段的分析與研究，確定了以上主要目標(biāo)，這也是解決質(zhì)量問題的關(guān)鍵所在，只有解決了上面提到的水冷壁管與筒體焊接的質(zhì)量問題才能不斷提高本產(chǎn)品質(zhì)量，滿足用戶需求。 TQC 活動就是在這樣的前提下，分別進(jìn)行 PDCA 循環(huán)，完善水冷壁管焊接的生產(chǎn)，逐步穩(wěn)定影響因素，改進(jìn)管理，健全制度，使產(chǎn) 品質(zhì)量提高。 質(zhì)量改進(jìn) 為了有效地防止焊接接頭中的各種缺陷，必須認(rèn)真地分析這些缺陷的形成原因，查明促使缺陷形成的主要因素。在實際的焊接生產(chǎn)中，影響缺陷產(chǎn)生的因素往往是錯綜復(fù)雜的，其中包括受壓部位的結(jié)構(gòu)因素，材料的冶金因素和制造工藝因素。而這三個主要因素本身又涉及到很多方面。例如在冶金因素中應(yīng)考慮母材和焊接材料的化學(xué)反應(yīng)，焊劑、焊條藥皮和保護(hù)氣體在焊接過程中與熔化金屬的冶金反應(yīng)，大氣和各種外來雜質(zhì)對焊縫金屬的影響，以及各種焊接條件對焊縫金屬一次和二次相變的作用等。又如在 焊接工藝因素中，必須考慮焊縫 和坡口的制備，焊前清理，焊接參數(shù)，冷熱加工，焊接工程和焊后處理的溫度參數(shù)等。因此，為了弄清楚某種焊接缺陷形成的真實原因，往往需要做大量的反復(fù)的實驗和調(diào)查研究工作，并按其生產(chǎn)條件作全面而系統(tǒng)的分析。下面針對水冷壁管與筒體焊接的質(zhì)量問題（缺陷）采取相應(yīng)的具體措施。 裂紋缺陷的相應(yīng)對策 裂紋 是 鍋爐中水冷壁管與筒體 焊接時產(chǎn)生不合格品最主要的原因之一，占 53%，而且該缺陷對 水冷壁管與筒體的焊接 產(chǎn)生的危害也最大。 。 冶金因素是促使焊縫金屬結(jié)晶裂紋方面起著決定性的作用，是裂 紋形成的根本原因。如果所選用的母材和焊接材料純度很高，焊接熔池金屬中低熔點雜質(zhì)數(shù)量很少或幾乎不存在，則及時焊縫的結(jié)晶方式不利，應(yīng)變速率較高，也不會產(chǎn)生結(jié)晶裂紋。而如果焊接沈陽理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 20 熔池金屬中低熔點共晶體量較多，則即使焊縫的結(jié)晶方式較理想，或焊縫的應(yīng)變速率較低，在一定條件下還可能產(chǎn)生結(jié)晶裂紋。 因此，防止結(jié)晶裂紋最有效的辦法是嚴(yán)格控制焊縫金屬中 C、 S、 P 和其他易形成低熔共晶體的合金成分的含量。這些元素和雜質(zhì)的含量愈低，焊縫金屬抗結(jié)晶裂紋的能力愈高。生產(chǎn)經(jīng)驗表明，在一般的接頭拘束度下，焊縫金屬的 )(cw （大于 %， S、 P總質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于 %，就可能出現(xiàn)結(jié)晶裂紋。按現(xiàn)行的壓力容器用鋼標(biāo)準(zhǔn)呢，碳鋼和碳錳鋼中 )(cw 的最高極限為 %， )(sw 、 )(pw 的最高容許含量各為 %。如不采取相應(yīng)措施，焊縫金屬的結(jié)晶裂紋在所難免。在這種情況下，首先應(yīng)當(dāng)選用低碳、低硫、磷的優(yōu)質(zhì)焊接材料，使之與母材混合所形成的焊縫金屬，其 C、 S 和 P 等含量低于上列臨界值。其次，也可以從工藝上采取措施，盡量減少母材在焊縫金屬中的混合比。（例如將接頭開一定形狀的坡口，減少純邊尺寸，選用熱輸入較低的焊接參數(shù)等。） 防止焊縫結(jié)晶裂紋的另一種工藝方法是調(diào)整焊縫橫截面的形狀。焊縫的形狀通?？梢猿尚蜗禂?shù)來表征。成形系數(shù)是焊縫寬度和熔深之比。比值愈大，結(jié)晶裂紋形成機率愈小。焊縫成形系數(shù)可調(diào)節(jié)焊接參數(shù)來改變。提高電弧電 壓，降低焊接電流可明顯地改善焊縫的成形，提高抗結(jié)晶裂紋的能力。 。 液化裂紋也是一種在高溫下形成的熱裂紋，通常起源于緊靠焊縫熔合合線的母材。 根據(jù)以上分析可以認(rèn)定，液化裂紋的形成主要歸因于母材晶粒邊界一定量的低熔共晶物。也就是說， C、 S、 P 雜質(zhì)含量較高的鋼材對液化裂紋較為敏感。 防止液化裂紋最根本的辦法是選用 C、 S、 P 含量較低的鋼材。 如將鋼中的 )(cw 控制在 %一下， )(sw 、 )(pw 分別降低到 %一下，則在一般的情況下不會出現(xiàn)近縫區(qū)的液化裂紋。 。 冷裂紋可能在焊縫金屬內(nèi)形成，但更多的是在焊接接頭熱影響區(qū)內(nèi)產(chǎn)生。也有不少冷裂紋起源于焊接熱影響區(qū)，而在焊縫金屬內(nèi)擴(kuò)展。 為防止低合金鋼接頭裂紋的形成，首先應(yīng)當(dāng)選用低碳、微合金無淬硬傾向的鋼材，可以根本上抑制焊接接頭中冷裂紋的形成。某些鋼種甚至在不太高的冷卻速度下，焊接熱影響區(qū)也會形成高硬度的馬氏體組織。因此在鍋爐的實際生產(chǎn)中，主要從焊接工藝上采取相應(yīng)措施，防止焊接接頭冷裂紋的形成 。 （ 1）控制焊接區(qū)的冷卻速度。采用焊前預(yù)熱或加大焊接熱輸入的方法，降低焊接區(qū)沈陽理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 21 的冷卻速度，使之不再形成或減少馬氏體等淬硬組織。對于普通低合金鋼，將焊件做 100— 150 C? 的預(yù)熱可有效地防止冷裂紋的形成。 （ 2）建立低氫的焊接環(huán)境。出了選用低氫型或超低氫型焊接材料外，還應(yīng)注意清除坡口邊緣材料表面的油污和水分。藥皮焊條應(yīng)嚴(yán)格按有關(guān)規(guī)定烘干。 （ 3）采取焊后低溫后熱或消氫處理。在某些低合金鋼中，特別是厚壁壓力容器焊接接頭中，即使焊前作 150 C? 的預(yù)熱還不能可靠防止冷裂紋的形成。在這種情況下，必須在焊縫完后立即加以 200— 250 C? 的低溫后熱處理。對于抗拉強度大于 6