淺談鋼制結(jié)構(gòu)管預(yù)制階段的焊接質(zhì)量管理

楊大虎 白宇晨

【摘 要】伴隨海洋工程領(lǐng)域的長足發(fā)展，鋼制結(jié)構(gòu)管材的加工制造量不斷突飛猛進(jìn)。由于結(jié)構(gòu)管材在海洋平臺、油氣田鋼制結(jié)構(gòu)中需要承受較為惡劣的載荷條件，因此保證結(jié)構(gòu)鋼管的焊接質(zhì)量是重中之重。本文以車間結(jié)構(gòu)鋼管預(yù)制生產(chǎn)線為基礎(chǔ)，以工程項目分包模式為背景，從結(jié)構(gòu)鋼管預(yù)制階段的工藝流程入手，著重分析質(zhì)量管理方面存在的不足，提出建立全面焊接質(zhì)量管理體系，從人、機、料、法、環(huán)等五方面落實焊接質(zhì)量管理模式，為確保工程施工質(zhì)量，降本增效提供有力支撐，具有一定的現(xiàn)實指導(dǎo)作用。

【關(guān)鍵詞】結(jié)構(gòu)鋼管；工藝流程；焊接質(zhì)量管理

1 前言

伴隨能源需求的日益增長，深水海洋平臺、近陸油氣田的開發(fā)建設(shè)如雨后春筍。而鋼制結(jié)構(gòu)管是構(gòu)成管廊、樁基、導(dǎo)管架平臺的基礎(chǔ)，在海洋平臺、油氣田結(jié)構(gòu)中占據(jù)比重達(dá)20%～50%，其生產(chǎn)制造量亦呈跳躍式增長。

結(jié)構(gòu)鋼管往往需要承受惡劣的載荷條件，在不考慮設(shè)計因素、鋼板材質(zhì)因素的情況下，結(jié)構(gòu)鋼管的焊接質(zhì)量對于主結(jié)構(gòu)的使用壽命起著決定性作用。在目前的海洋工程實踐中，依據(jù)項目建設(shè)方或總包方的質(zhì)量管理要求，主要參照API、AWS等標(biāo)準(zhǔn)及相應(yīng)國家的船級社規(guī)范進(jìn)行結(jié)構(gòu)鋼管的焊接質(zhì)量管理與控制。

2 結(jié)構(gòu)鋼管加工工藝流程

結(jié)構(gòu)鋼管加工工藝較為簡單，在當(dāng)前市場環(huán)境下已非常成熟，需把握的重點是確保工序銜接有序從而形成流水線作業(yè)?，F(xiàn)以海工基地鋼結(jié)構(gòu)預(yù)制車間的制管生產(chǎn)線為基礎(chǔ)，介紹結(jié)構(gòu)鋼管的基本加工工藝流程，參見圖1。

圖1 結(jié)構(gòu)鋼管加工工藝流程

3 焊接質(zhì)量管理存在的問題與分析

在鋼制結(jié)構(gòu)管的生產(chǎn)制造過程中，普遍存在著僅僅重視項目進(jìn)度、成本預(yù)算，而忽視工程質(zhì)量尤其是焊接質(zhì)量的現(xiàn)象，對工程焊接質(zhì)量的管理帶來不小的難度。參考鋼結(jié)構(gòu)預(yù)制車間近五年來的工程實踐，發(fā)現(xiàn)焊接質(zhì)量管理階段存在的共性問題主要包括以下四個方面：

3.1焊工技能不足導(dǎo)致質(zhì)量預(yù)控不到位。

工人的技能操作水平是決定焊接質(zhì)量的關(guān)鍵。實際生產(chǎn)中，焊工雖經(jīng)進(jìn)場培訓(xùn)并考核合格，仍有部分焊工技能水平十分有限，其施焊的管節(jié)焊道外觀成型差，無損檢測缺陷多，進(jìn)而引起質(zhì)量預(yù)控失效，給質(zhì)量目標(biāo)的實現(xiàn)和施工進(jìn)度的保障帶來負(fù)面影響。

3.2 新工藝、新設(shè)備的適用性問題。

海洋工程的業(yè)務(wù)范圍具有較大的廣泛性，國外工程總包或分包，新設(shè)備、新技術(shù)和新工藝的應(yīng)用已是大勢所趨。然而在引入新設(shè)備、新工藝進(jìn)行結(jié)構(gòu)鋼管制造時，缺少相應(yīng)的設(shè)備操作員和持證焊工，給項目生產(chǎn)造成一定困難；部分焊工雖經(jīng)培訓(xùn)上崗，但由于缺乏經(jīng)驗，對新設(shè)備、新工藝的掌握欠佳，施焊時容易出現(xiàn)較多缺陷。

3.3 焊接質(zhì)量管控的人力資源投入不足。

工程分包中，分包商往往片面強調(diào)生產(chǎn)進(jìn)度和成本，對焊接質(zhì)量管理的抓手投入不足，對質(zhì)量控制及檢驗人員的人力投入偏少，從而導(dǎo)致施工期間的質(zhì)量控制力量明顯不足，加上部分分包商自檢力度不嚴(yán)，得過且過，容易造成焊接質(zhì)量隱患，當(dāng)隱患伴隨著工序交接而不斷累積時，就會為整體質(zhì)量造成嚴(yán)重影響。

3.4 分包商質(zhì)量管理人員素質(zhì)不足。

分包商對焊接質(zhì)量管理的認(rèn)識存在誤區(qū)，在質(zhì)量管理人員的任用上存在較大的隨意性，且素質(zhì)良莠不齊，主要表現(xiàn)在：平均年齡偏小，工作時間和經(jīng)驗不足，對焊接質(zhì)量控制要點不明確，時有漏檢錯檢現(xiàn)象發(fā)生；有的僅設(shè)立兼職質(zhì)量管理人員，質(zhì)量控制時有時無，不能對施焊過程進(jìn)行有效監(jiān)控；有的文化程度有限，不熟悉日常辦公操作，不具備基礎(chǔ)的外語溝通能力。

4 建立全面焊接質(zhì)量管理體系

針對結(jié)構(gòu)鋼管質(zhì)量管理方面存在的不足，結(jié)合車間生產(chǎn)實際，引入全面焊接質(zhì)量管理的概念和模式。其基本方法可以概括為：在焊接生產(chǎn)全過程中，借鑒PDCA循環(huán)理論，將計劃、實施、檢查、處理的四個階段的方法運用到焊接質(zhì)量管理中，在循序漸進(jìn)的過程中使焊接質(zhì)量達(dá)到預(yù)期目標(biāo)[1]。

4.1 健全焊接質(zhì)量管理體系。

依照質(zhì)量體系的綜合要求，結(jié)合焊接作業(yè)的特點，重點做好以下幾點工作：

成立以生產(chǎn)經(jīng)理為第一負(fù)責(zé)人的焊接質(zhì)量領(lǐng)導(dǎo)小組，以小組為核心，工程師及質(zhì)檢人員為紐帶，全體焊工為基礎(chǔ)，建立全面質(zhì)量管理體系。

完善焊接質(zhì)量控制臺賬，包括焊工臺賬、計量器具臺賬、設(shè)備臺賬、焊材領(lǐng)用記錄、施焊記錄、自檢記錄、無損檢測返修臺賬、工序交接單等。

編制質(zhì)量管理培訓(xùn)、質(zhì)檢培訓(xùn)和焊工培訓(xùn)計劃，開展全員培訓(xùn)，開闊質(zhì)量管理人員的思路和視野，提高質(zhì)檢人員的業(yè)務(wù)能力，提升焊工的技能水平。建立有效的質(zhì)量獎懲機制，將焊工焊接合格率考評工作納入質(zhì)量管理常態(tài)化，以考評辦法為依據(jù)，以日常焊接合格率統(tǒng)計為基礎(chǔ)，全力推進(jìn)焊工個人質(zhì)量考評工作的開展，為焊接質(zhì)量管理鋪平道路。

4.2 嚴(yán)格執(zhí)行質(zhì)量作業(yè)文件的要求。

施工前，質(zhì)量管控人員必須學(xué)習(xí)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，對于涉外項目，在掌握國外標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和技術(shù)要求的基礎(chǔ)上，全體焊工要學(xué)習(xí)關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)、質(zhì)量控制要素，為質(zhì)量管理的開展打基礎(chǔ)、蓄能力。

施工期間，質(zhì)檢人員要嚴(yán)格執(zhí)行項目規(guī)格書、程序文件， ITP計劃等，做好質(zhì)量“三檢”，強化過程控制，達(dá)到質(zhì)量預(yù)控的目的。

4.3 積極開展焊接質(zhì)量審查和管理評價。

根據(jù)工程施工進(jìn)度，積極開展焊接質(zhì)量審查工作。對施工時暴露出的焊接質(zhì)量問題進(jìn)行檢查、分析，對收獲的質(zhì)量管理經(jīng)驗進(jìn)行總結(jié)、歸納。

開展階段性焊接質(zhì)量評價工作。參照施工工期關(guān)鍵節(jié)點，對前一階段的焊接質(zhì)量情況、驗收合格率情況進(jìn)行數(shù)據(jù)匯總，根據(jù)統(tǒng)計結(jié)果找出焊接質(zhì)量控制的薄弱點，以便在下一階段重點監(jiān)控。

5 施工中全面落實焊接質(zhì)量管理

生產(chǎn)實踐中，落實焊接質(zhì)量管理就要以建立全面焊接質(zhì)量管理體系為基礎(chǔ)，以結(jié)構(gòu)鋼管焊接流程為分步控制點，以人、機、料、法、環(huán)等多因素為控制面，分步執(zhí)行，多管齊下，將質(zhì)量管理充分落實于鋼管生產(chǎn)流程，真正發(fā)揮質(zhì)量管理體系的能效，圓滿完成質(zhì)量控制目標(biāo)，制造出令業(yè)主滿意的產(chǎn)品。

5.1 控制影響施焊質(zhì)量的人的因素。

施工中，人既是質(zhì)量控制的主體，又是客體。人對焊接質(zhì)量的影響主要表現(xiàn)在以下幾個方面：工程師、質(zhì)檢人員的素質(zhì)、焊工的實踐經(jīng)驗和技術(shù)水平、人力資源情況、人的錯誤行為和違規(guī)行為等。工程師、質(zhì)檢人員必須具備較高的文化素質(zhì)，豐富的焊接生產(chǎn)實踐經(jīng)驗，較強的組織管理能力，能夠果斷、正確地做出決策和采取有效的技術(shù)措施，領(lǐng)導(dǎo)隊伍按時、保質(zhì)完成焊接工作。焊工必須經(jīng)過培訓(xùn)并考察合格方能上崗。施焊前，必須系統(tǒng)學(xué)習(xí)技術(shù)規(guī)范和工藝要求，掌握WPS的相關(guān)參數(shù)和要求；施焊期間，管理人員要對各工種的焊工因才施用、揚長避短，充分調(diào)動人的主觀能動性、創(chuàng)造性；質(zhì)檢人員對焊工的工藝執(zhí)行情況進(jìn)行檢查，對完成量和焊接合格率進(jìn)行跟蹤統(tǒng)計；階段性工作完成后，工程師要對出現(xiàn)的焊接問題進(jìn)行歸納、分析，對焊工的技能水平進(jìn)行評價。

5.2 控制影響施焊質(zhì)量的環(huán)境因素。

對結(jié)構(gòu)鋼管焊接質(zhì)量有重要影響的環(huán)境因素很多，歸納起來有三個方面：

（1）技術(shù)環(huán)境，包括濕度、溫度、電磁場、作業(yè)空間、照明、氣象等因素。例如，環(huán)境濕度大或溫度低時管材焊接前必須預(yù)熱；CO2氣保焊及埋弧焊時遠(yuǎn)離磁場避免電弧偏吹產(chǎn)生氣孔；風(fēng)雨雪等氣象因素下焊接必須采取防護(hù)措施；夜間施工的照明亮度對焊接質(zhì)量影響較大等等。

（2）質(zhì)量管理環(huán)境，包括質(zhì)量管理體系、質(zhì)量管理制度、工作制度、質(zhì)量保證活動等。在當(dāng)今加工制造領(lǐng)域競爭日趨激烈的環(huán)境下，建立并積極落實各項質(zhì)量管理體系和管理制度對完成焊接質(zhì)量目標(biāo)、保障工程質(zhì)量、塑造企業(yè)品牌和信譽方面將產(chǎn)生日益深刻的影響。

（3）勞動環(huán)境，主要包括勞動組合、勞動工具、工作面等。在結(jié)構(gòu)鋼管預(yù)制項目中，工期緊張、任務(wù)量大的情況較為普遍，當(dāng)預(yù)制生產(chǎn)線不能滿足產(chǎn)能要求且不允許二次轉(zhuǎn)包時，就需要制作臨時工裝，利用移動埋弧小車進(jìn)行補充施工，這是增大工作面的常用做法。

各種環(huán)境因素不斷變化對焊接質(zhì)量會產(chǎn)生不同程度的影響。為確保工程質(zhì)量的穩(wěn)定，保證項目生產(chǎn)正常、有序進(jìn)行，生產(chǎn)車間和分包商必須根據(jù)工程項目的特點和施工的具體條件，采取有效措施，對影響焊接質(zhì)量的各種環(huán)境因素加以控制。

5.3 控制影響施焊質(zhì)量的方法因素。

方法因素主要是指結(jié)構(gòu)鋼管施工組織設(shè)計、施工方案、施工技術(shù)措施、WPS施工工藝、焊接方法和操作手法、NDT檢測方法和措施等。

方法是否得當(dāng)，直接影響到工程項目的焊接質(zhì)量，特別是WPS施工工藝是否合理和正確，不僅影響到施工質(zhì)量，還對施工進(jìn)度和費用產(chǎn)生影響。因此，在工程開展前，技術(shù)質(zhì)量部門要和生產(chǎn)車間、分包商之間進(jìn)行技術(shù)說明，對施工方案進(jìn)行詳細(xì)解讀、澄清，不同管理層級之間、部門之間、工程師與焊工之間要做好相應(yīng)的技術(shù)交底；工程施工中，按照既定的施工工藝開展焊接生產(chǎn)，遵循各項檢驗計劃開展質(zhì)量控制，參照各項管理流程進(jìn)行全面焊接質(zhì)量管理工作；工程階段性完工后，要將質(zhì)量管理開展情況和質(zhì)量控制實施情況及時分析、總結(jié)，必要時采取糾偏措施，并向生產(chǎn)車間和上級部門做好質(zhì)量信息反饋。

5.4 控制影響施焊質(zhì)量的機械和材料因素。

各類型焊機及焊接電源是結(jié)構(gòu)鋼管預(yù)制必不可少的基礎(chǔ)設(shè)備。焊接機械設(shè)備的選擇是否適用、合理，將直接影響工程的質(zhì)量和進(jìn)度。生產(chǎn)實際中，主要根據(jù)項目造價、業(yè)主要求、鋼板材質(zhì)及焊接性能、設(shè)備投資計劃等選擇合適的焊接設(shè)備，以期達(dá)到焊接質(zhì)量與設(shè)備成本間的平衡。

焊接材料和結(jié)構(gòu)件主要包括焊絲、焊劑、焊條、焊帶、原料鋼板、鋼管、原料氣源、儀器儀表、導(dǎo)電桿、導(dǎo)電嘴、計量器具等，它們是焊接作業(yè)的物質(zhì)基礎(chǔ)。在材料因素的控制方面，可以從以下幾方面加以考慮：

（1）及時收集和掌握材料的信息，結(jié)合工程施工進(jìn)度，跟蹤材料供貨狀況，確保工程的正常施工。對使用量較大的焊材、氣源等實行每日填報需求計劃的管理制度；對一般焊接耗材實行月度填報需求計劃。

（2）對材料進(jìn)行嚴(yán)格的檢查驗收，確保材料的質(zhì)量。對鋼制原材料要核對材質(zhì)檢驗證書、爐批號等；對計量器具要附有質(zhì)檢證書。

（3）實行材料使用認(rèn)證制度，嚴(yán)防材料的錯用誤用。對于所有規(guī)格的焊材必須隨取隨用，采取以包裝換成品的一對一管理模式。

（4）嚴(yán)格按照規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的要求進(jìn)行焊接材料及構(gòu)件的檢驗、取樣，試驗操作等檢驗步驟，這對于提升整體質(zhì)量大有裨益。

6 結(jié)束語

本文在充分結(jié)合制管車間焊接質(zhì)量管理現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，著重介紹了全面焊接質(zhì)量管理體系建設(shè)的必要性，重點從人、機、料、法、環(huán)等五方面闡述了如何推進(jìn)全面焊接質(zhì)量管理。百年大計，質(zhì)量先行，全面焊接質(zhì)量管理的實施，為工程焊接質(zhì)量目標(biāo)的實現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)，為質(zhì)量管理的創(chuàng)新發(fā)展積累了經(jīng)驗，為廣大工程建設(shè)服務(wù)企業(yè)降本增效、可持續(xù)發(fā)展提供了有力支撐，具有較深的現(xiàn)實指導(dǎo)意義。

參考文獻(xiàn)：

[1] 曹艷兵，金宏.如何推進(jìn)管道施工階段全面質(zhì)量管理體系的運行.河北廊坊：石油工程建設(shè)，2010.

作者簡介：

楊大虎（1986— ），男，河北保定人，助理工程師，2008年畢業(yè)于承德石油高等專科學(xué)校，主要從事海洋工程領(lǐng)域的技術(shù)、質(zhì)量管理工作。