提高雙金屬復(fù)合海管焊接次合格率和海管鋪設(shè)效率

1、提高雙金屬復(fù)合海管焊接一次合格率和海管鋪設(shè)效率QC小組質(zhì)量管理優(yōu)秀QC小組成果報(bào)告概 要1選題理由 2 活動目標(biāo) 4 原因分析 5 制定對策 6 對策實(shí)施 7 效果檢查 8 鞏固措施 9 總結(jié)及下步打算 10 現(xiàn)狀調(diào)查 3 內(nèi)容摘要2 海洋石油工程股份有限公司（股票簡稱：海油工程，股票代碼：600583）是中國海洋石油總公司控股的上市公司，是高新技術(shù)企業(yè)、國家甲級工程設(shè)計(jì)單位、國家一級施工企業(yè)和中國鋼結(jié)構(gòu)特級資質(zhì)企業(yè)，中國目前最大、實(shí)力最強(qiáng)、集海洋石油、天然氣開發(fā)工程設(shè)計(jì)、陸地制造和海上安裝、調(diào)試、維修以及液化天然氣、煉化工程于一體的大型工程EPCI總承包公司。 概要3YC13-4概要4 崖城

2、13-4項(xiàng)目由于輸送油氣含高溫高壓酸性CO2、H2S腐蝕介質(zhì)嚴(yán)重威脅管線服役安全，海油工程公司第一次實(shí)現(xiàn)了雙金屬復(fù)合海管國產(chǎn)化應(yīng)用，自主開發(fā)復(fù)合管焊接技術(shù)，突破國外技術(shù)壟斷，保證國家石油安全。 復(fù)合海管鋪設(shè)入水 海管鋪設(shè)作業(yè)線焊接現(xiàn)場藍(lán)疆號鋪管船概要5小組名稱建造公司“深水亮劍”QC小組成立時間2010年1月15日課題類型攻關(guān)型注冊時間2011年3月10日注冊編號HYQC-2011-HYGC044課題名稱提高雙金屬復(fù)合海管焊接一次合格率和海管鋪設(shè)效率活動時間2011年1月12月活動次數(shù)12次出勤98%概要小 組 概 況6概要序號姓名年齡文化程度職務(wù)、職稱TQC(時)組內(nèi)分工140本科高級工程師

3、96組長253本科高級工程師120副組長330本科工程師72副組長440本科高級技師96技術(shù)指導(dǎo)527碩士工程師72組織實(shí)施627碩士助理工程師56統(tǒng)計(jì)分析731碩士工程師72組織實(shí)施831碩士助理工程師72統(tǒng)計(jì)分析926本科助理工程師56現(xiàn)場實(shí)施1036?？聘呒壖紟?2現(xiàn)場實(shí)施小 組 成 員7中海油崖城13-4項(xiàng)目擬采用雙金屬復(fù)合管在國內(nèi)海底管線工程首次應(yīng)用，復(fù)合管由于其耐腐蝕和成本低的優(yōu)勢具有廣泛的應(yīng)用前景，如工藝管線，水下管匯等，為深水復(fù)合管材料應(yīng)用提供工程業(yè)績。實(shí)現(xiàn)雙金屬復(fù)合海管首次國產(chǎn)化應(yīng)用，復(fù)合管材質(zhì)為X65+316L機(jī)械復(fù)合管，8寸，厚度為14.3+3 mm，焊接質(zhì)量要求高（設(shè)計(jì)

4、要求100%射線探傷，根部不允許缺陷存在）。復(fù)合海管鋪設(shè)為我公司首次，海上鋪設(shè)難度大。需要突破國外公司技術(shù)封鎖和壟斷，自主開發(fā)優(yōu)質(zhì)高效的復(fù)合海管鋪設(shè)焊接技術(shù)，提高焊接一次合格率和海管鋪設(shè)效率，節(jié)省海上鋪管船隊(duì)工期，達(dá)到降本增效。實(shí)現(xiàn)雙金屬復(fù)合海管焊接技術(shù)攻關(guān)。選題“提高雙金屬復(fù)合海管焊接一次合格率和海管鋪設(shè)效率”。市場需求業(yè)主要求企業(yè)現(xiàn)狀選擇課題選擇課題選 題 理 由8計(jì)劃時間實(shí)際時間制表：日期：2011.1.10選擇課題活 動 計(jì) 劃9雙金屬復(fù)合海管海上鋪設(shè)焊接技術(shù)一直由SAIPEM、SERIMAX等國外公司壟斷，且投標(biāo)報(bào)價高昂，為維持壟斷復(fù)合海管專用設(shè)備只租不賣。若完全租用國外壟斷技術(shù)，將

5、大幅增加成本與風(fēng)險(xiǎn)，因此自主開發(fā)復(fù)合海管焊接技術(shù)將決定能否實(shí)現(xiàn)復(fù)合海管首次國產(chǎn)化應(yīng)用。國內(nèi)雙金屬復(fù)合管海上鋪設(shè)尚屬首次，由于海洋工程環(huán)境的高風(fēng)險(xiǎn)、搶工效的特點(diǎn)，要求雙金屬復(fù)合海管鋪設(shè)焊接，保證一次焊接合格率 優(yōu)質(zhì)焊接的基礎(chǔ)上，提高海管焊接效率來實(shí)現(xiàn)降本增效，為自主開發(fā)復(fù)合管焊接技術(shù)提出了更高的要求。現(xiàn)狀調(diào)查國外公司復(fù)合管焊接海油工程自主開發(fā)復(fù)合管焊接工藝10序號問題描述分析歸類1CRA內(nèi)襯層與碳鋼層的剝離管端坡口堆焊2CRA層被碳鋼污染專用坡口加工處理設(shè)備3封底焊根部焊縫背部氧化采用背部充氬氣內(nèi)對口器設(shè)備4焊縫接頭力學(xué)性能和抗腐蝕性能焊材選型、焊接參數(shù)控制5焊接工藝不良、效率低焊接工藝優(yōu)化6焊

6、縫缺陷氣孔及未熔合焊接質(zhì)量過程控制7無法AUT檢驗(yàn)與焊接缺陷誤判射線探傷、管端坡口堆焊焊接技術(shù)開發(fā)中存在的困難與問題分析、歸類如下：現(xiàn)狀調(diào)查11設(shè)定目標(biāo)目標(biāo)1：活動前，根據(jù)公司質(zhì)量目標(biāo)，產(chǎn)品焊接一次合格率為 94%的基礎(chǔ)上；針對首次復(fù)合管海上鋪設(shè)，要求開發(fā)優(yōu)質(zhì)高效焊接工藝，減少焊接返修，確保雙金屬復(fù)合管焊接一次合格率達(dá)到96%以上的目標(biāo)。雙金屬復(fù)合海管焊接一次合格率目標(biāo)（%）12設(shè)定目標(biāo)目標(biāo)2：根據(jù)公司船舶資源工期計(jì)劃，以及海上施工的高風(fēng)險(xiǎn)、搶工效的特點(diǎn)，要求提高焊接效率，來節(jié)省船隊(duì)工期（僅藍(lán)疆船隊(duì)日費(fèi)率約￥200萬元）。結(jié)合國外公司投標(biāo)效率，設(shè)定為：確保海上鋪設(shè)效率30根雙節(jié)點(diǎn)(60根12米

7、管）。復(fù)合海管海上鋪設(shè)每天數(shù)量（根）13設(shè)定目標(biāo)可 行 性 分 析1、組織保證：成立雙金屬復(fù)合管焊接技術(shù)攻關(guān)QC小組，各級領(lǐng)導(dǎo)高度重視，組織開展復(fù)合海管焊接技術(shù)自主研發(fā)與工程應(yīng)用。2、技術(shù)保證：公司焊接實(shí)驗(yàn)室牽頭對復(fù)合管焊接技術(shù)開發(fā)，投入了大量碩士及本科的技術(shù)人才隊(duì)伍，既有經(jīng)驗(yàn)豐富的高級焊接工程師，又有勇于創(chuàng)新敢于實(shí)踐的年輕工程師，還有焊接?jì)故斓母呒壖紟煛?、資金保證：中海油總公司通過工程項(xiàng)目和科研項(xiàng)目形式，提供了管理、技術(shù)、資金上的支持；4、外部合作：國內(nèi)外設(shè)備生產(chǎn)廠家、高校研究所等兄弟單位的合作與支持。14實(shí)現(xiàn)焊 接 質(zhì) 量機(jī)專用設(shè)備穩(wěn)定性人人員操作技術(shù)水平法焊接工藝優(yōu)化現(xiàn)場質(zhì)量控制環(huán)海洋

8、環(huán)境潮濕分析原因料焊材選擇與使用復(fù)合管內(nèi)襯層被破壞15要 因 確 認(rèn)序號因素 驗(yàn)證方法 依據(jù) 驗(yàn)證人 1人員操作技能水平現(xiàn)場調(diào)查人2專用設(shè)備穩(wěn)定性設(shè)備檢查機(jī)3復(fù)合管內(nèi)襯層被破壞試驗(yàn)驗(yàn)證料4焊接材料選擇與使用試驗(yàn)驗(yàn)證料5焊接工藝優(yōu)化試驗(yàn)驗(yàn)證法6焊接現(xiàn)場質(zhì)量控制現(xiàn)場調(diào)查法7海洋環(huán)境潮濕現(xiàn)場調(diào)查環(huán)確定主要原因166月12日人員要素操作工人都按要求進(jìn)行培訓(xùn)，在公司技能簽定考試中達(dá)到了獨(dú)立上崗條件并取得相應(yīng)資質(zhì)證書。通過導(dǎo)師帶徒、崗位培訓(xùn)，操作技能水平已逐步熟練，繼續(xù)加強(qiáng)個人責(zé)任心教育。 不是要因2010年度工作概述要因1人員操作技能水平確定主要原因考試合格焊工資質(zhì)17確定主要原因8月1日機(jī)器要素專用氣

9、動便攜式坡口機(jī)，設(shè)計(jì)專用合金鋼刀具，實(shí)現(xiàn)快速加工鎳基合金材料，使坡口精度高；應(yīng)用背部充氬保護(hù)的內(nèi)對口器設(shè)備，快速在焊接區(qū)域充氬保護(hù)，避免內(nèi)襯焊接時不被氧化，直接關(guān)系到封底焊縫質(zhì)量。2010年度工作概述要因2專用設(shè)備穩(wěn)定性是要因?qū)Ｓ脧?fù)合管坡口機(jī)背部充氬保護(hù)的內(nèi)對口器18確定主要原因 4月10日材料要素內(nèi)外管的材料熱膨脹系數(shù)差別較大，根部焊接致使兩管剝離。需要對管端進(jìn)行50mm堆焊，然后在進(jìn)行坡口的機(jī)加工。采用專用不銹鋼刷及丙酮對坡口進(jìn)行清理。坡口清潔直接關(guān)系到焊縫質(zhì)量。2010年度工作概述要因3復(fù)合管內(nèi)襯層被破壞是要因 未堆焊而發(fā)生的內(nèi)外管剝離襯層與基層的剝離19確定主要原因5月20日材料要素經(jīng)

10、過焊接材料篩選309L、INCONEL625進(jìn)行焊接試驗(yàn)對比，焊接接頭（拉伸、彎曲、沖擊）的力學(xué)性能、高溫高壓H2S、CO2酸性腐蝕性能測試，最終確定綜合性能俱佳的INCONEL625焊材。焊材決定焊縫質(zhì)量2010年度工作概述要因4焊接材料選擇與使用是要因焊接接頭各項(xiàng)性能試驗(yàn)20確定主要原因 5月20日方法要素采用三種不同的焊接工藝方法進(jìn)行焊接試驗(yàn)，并對焊接接頭進(jìn)行性能對比，最終選擇焊接質(zhì)量優(yōu)、效率高、易操作的焊接方法，提高焊接施工效率，節(jié)省復(fù)合管海上鋪設(shè)成本。焊接工藝決定焊縫質(zhì)量性能。2010年度工作概述要因5焊接工藝優(yōu)化是要因不同焊接工藝方法試驗(yàn)21確定主要原因8月1日方法要素加強(qiáng)焊接工藝

11、執(zhí)行控制，焊接材料保管與使用，焊接設(shè)備及輔助機(jī)具的正確操作，通過現(xiàn)場質(zhì)量過程控制，避免焊工錯誤操作。有效的焊接過程控制直接影響焊縫質(zhì)量。2010年度工作概述要因6焊接現(xiàn)場質(zhì)量控制是要因執(zhí)行有效認(rèn)證焊接工藝22確定主要原因2010年度工作概述要因7海洋環(huán)境潮濕 8月1日環(huán)境要素盡管中國南海環(huán)境潮濕，長期濕度較高，焊工按照焊接工藝嚴(yán)格執(zhí)行，利用丙烷火焰預(yù)熱工件，可去除坡口濕氣，充分做好焊前準(zhǔn)備，可避免濕度影響。不是要因相對濕度統(tǒng)計(jì)表日期相對濕度預(yù)熱溫度焊縫質(zhì)量8.18438合格8.28440合格8.38139合格8.49140合格8.59341合格8.69537合格8.79641合格8.89640

12、合格8.99640合格8.109639合格23制定對策3、定制鋪設(shè)方案1、解析規(guī)格書2、焊接工藝試驗(yàn)研讀項(xiàng)目焊接及檢驗(yàn)規(guī)格書吃透焊接及檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)科研立項(xiàng)進(jìn)行焊接工藝開發(fā)各項(xiàng)性能試驗(yàn)對比驗(yàn)證對國內(nèi)首條雙金屬復(fù)合管鋪設(shè)，定制復(fù)合海管鋪設(shè)方案24對策實(shí)施表內(nèi)襯層易剝離內(nèi)襯層易被污染根部焊縫成型不好焊接工藝不良焊接效率提高管端堆焊處理坡口處理利用內(nèi)對中器焊接工藝優(yōu)化窄間隙坡口設(shè)計(jì)焊接氣孔缺陷焊接過程控制制定對策針對以上要因制定6項(xiàng)對策措施25實(shí)施策略實(shí) 施 對 策 管端堆焊使復(fù)合管端部形成冶金結(jié)合，解決了焊接時內(nèi)外層剝離、便于NDT檢測避免根部缺陷誤判、可實(shí)現(xiàn)焊接返修等技術(shù)難題。堆焊區(qū)域機(jī)加工后能夠提供

13、內(nèi)對口器基準(zhǔn)內(nèi)徑，提高坡口組對效率和質(zhì)量。1管端堆焊處理技術(shù) 襯層與基層的剝離26實(shí)施策略實(shí) 施 對 策 專用氣動便攜式坡口機(jī)，設(shè)計(jì)專用合金刀具，避免內(nèi)襯層污染，實(shí)現(xiàn)快速加工內(nèi)襯鎳基合金材料，解決復(fù)合管坡口加工難題。 采用專用不銹鋼刷對坡口進(jìn)行清理，焊前使用丙酮對坡口擦洗，坡口清理可保證焊縫質(zhì)量。2專用坡口機(jī)及清潔處理技術(shù) 27實(shí)施策略實(shí) 施 對 策 復(fù)合管內(nèi)襯層須在充氬氣保護(hù)環(huán)境中焊接，以避免氧化、降低防腐性能。我公司自行設(shè)計(jì)并改造的內(nèi)對口器很好地實(shí)現(xiàn)了充氬功能，改造前充氬需要7分鐘氧含量小于500PPM可基本滿足施工，改造后時間縮短到2.5分鐘氧含量即達(dá)到100PPM以下，快速形成氬氣保護(hù)

14、環(huán)境，確保封底焊道的焊接質(zhì)量和效率。3設(shè)計(jì)并改造專用對口器實(shí)現(xiàn)充氬功能的氣壩無襯墊，避免污染內(nèi)襯縮短漲腳距離，使其落在堆焊區(qū)充氬保護(hù)效果好28實(shí)施策略實(shí) 施 對 策 開發(fā)出具備振動送絲、回抽功能的熱絲氬弧工藝，在崖城項(xiàng)目1864根海管的焊接中，取得返修率僅為1.65%的優(yōu)異成績，并且新工藝送絲速度快（2.8m/min），效率為傳統(tǒng)工藝的2.3倍，創(chuàng)造日鋪設(shè)41根雙節(jié)點(diǎn)（82根管）的記錄（長度約1公里）。4新型復(fù)合管海上鋪設(shè)焊接工藝29實(shí)施策略實(shí) 施 對 策 5焊接過程質(zhì)量控制 引進(jìn)焊接參數(shù)記錄儀。應(yīng)用全過程信息監(jiān)控技術(shù)，實(shí)現(xiàn)焊接參數(shù)的動態(tài)監(jiān)控功能，便于焊接工程師與QC人員質(zhì)量控制。出現(xiàn)焊接缺陷

15、時，可用儀器導(dǎo)出焊接參數(shù)記錄以便分析缺陷原因。30實(shí)施策略實(shí) 施 對 策 通過試驗(yàn)研究開發(fā)出8J型窄間隙焊接坡口工藝（已申請發(fā)明專利），新型坡口組對方便，相對于傳統(tǒng)的30坡口焊材填充量減少45%，節(jié)省焊材成本約100萬元。窄間隙坡口設(shè)計(jì)和高效焊接工藝，提高焊接效率，節(jié)省藍(lán)疆號船隊(duì)9個船天，節(jié)約海上施工成本約2230萬元。6窄間隙焊接坡口設(shè)計(jì)831檢驗(yàn)效果 10崖城13-4復(fù)合海管焊接缺陷統(tǒng)計(jì)0根未熔 氣孔 根內(nèi)凹 根塌陷 淺未熔46.7%70.0%缺陷數(shù)量 N=1593.3%百分比（）2 141284680.0%-10-90-80-30-200-50-70-60-40-10032 焊接一次合格

16、率統(tǒng)計(jì)及活動目標(biāo)分析（崖城13-4海管項(xiàng)目）檢驗(yàn)效果時間RT一次合格率統(tǒng)計(jì) 長度mm 返修長mm 合格率 2011年8月1-7日1198242156.7598.20%2011年8月8-15日1182011946.598.35%2011年8月16-23日1179321711.6598.55%2011年8月24-31日1168291589.8398.64%2011年9月5-8日608341069.498.24%平均一次合格率5336208474.1398.41%98.4194%96活動前 目標(biāo) 活動后雙金屬復(fù)合管焊接一次合格率目標(biāo)1 達(dá)成!33鋪管效率主要受焊接速度、檢驗(yàn)速度、船舶速度及海況天氣的

17、影響，其單日鋪設(shè)速度如下圖所示。從8月1日至9月8日，海上最大風(fēng)為陣風(fēng)8級，海浪最高1.5米，天氣情況對海管鋪設(shè)影響不大。具體鋪設(shè)分為幾個階段：單日鋪管數(shù)統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)效果鋪 設(shè) 效 率 分 析34效果檢查 復(fù)合管海上鋪設(shè)效率目標(biāo)分析（崖城13-4海管項(xiàng)目）目標(biāo)2 達(dá)成!35熱絲TIG工藝，質(zhì)量好綜合速度超過外國公司組對精度要求低，適應(yīng)性廣，錯邊可允許到1.8mm保護(hù)氣體為純氬氣成本低，易控制海油工程海工自主知識產(chǎn)權(quán)，打破國外技術(shù)壟斷MIG/MAG焊接，返修率高需要增加1個根部NDT站管線尺寸及組對精度要求高，錯邊不超0.5mm混合氣（He/Ar/CO2=49：50：1）比例控制困難，國內(nèi)無法采辦國

18、外（Saipem、serimax）國外公司報(bào)價高昂，為維持壟斷復(fù)合海管專用設(shè)備只租不賣提供復(fù)合海管鋪設(shè)解決方案 海油工程品牌效果檢查36 復(fù)合海管焊接新技術(shù)成功應(yīng)用于崖城13-4項(xiàng)目，取得了理想的效果。 隨著總公司加強(qiáng)深水和中下游發(fā)展規(guī)劃，復(fù)合材料由于其耐腐蝕和成本低的優(yōu)勢，復(fù)合管焊接技術(shù)具有廣泛的應(yīng)用前景。 新焊接技術(shù)在包括工藝管線，水下管匯，壓力容器復(fù)合板等領(lǐng)域均具備較大的應(yīng)用空間。業(yè)主的賀信與媒體相關(guān)報(bào)道效果檢查37海油工程公司利用自主開發(fā)技術(shù)獲得崖城13-4海管項(xiàng)目，項(xiàng)目總額為1.96億元。 在海管鋪設(shè)施工中，新技術(shù)高質(zhì)量、高效率的出色表現(xiàn)，節(jié)省“藍(lán)疆”船隊(duì)施工船天，實(shí)現(xiàn)節(jié)約施工成本2

19、230萬元。取得的成績 經(jīng)濟(jì)效益取得的成績 社會效益突破了國外公司在復(fù)合管海上鋪設(shè)焊接的壟斷，并實(shí)現(xiàn)雙金屬復(fù)合海管第一次國產(chǎn)化應(yīng)用，節(jié)約管材采購成本30%，縮短供貨周期6個月以上。崖城海管順利鋪設(shè)為中海油取得復(fù)合管鋪設(shè)的工程業(yè)績，投產(chǎn)后按時向香港用戶供氣，維護(hù)了中海油公司的效益和信譽(yù)，體現(xiàn)其社會責(zé)任。新技術(shù)的開發(fā)成功，促進(jìn)了海洋石油領(lǐng)域復(fù)合管線的應(yīng)用，自主創(chuàng)新鍛煉深水隊(duì)伍，為開發(fā)南海深水打基礎(chǔ)，成功走出深水開發(fā)的國產(chǎn)化之路，對于保證我國海洋石油安全具有重要意義。效果檢查38制定鞏固措施 編制焊接工藝程序和焊工操作規(guī)程指導(dǎo)，文件獲得業(yè)主與第三方英國勞氏船級社的批準(zhǔn)認(rèn)證。來加強(qiáng)現(xiàn)場質(zhì)量控制和規(guī)范焊工的行為，鞏固活動成果。39發(fā)表論文4篇：1、窄間隙熱絲TIG焊接在耐蝕合金內(nèi)襯管中的應(yīng)用研究2、X65/316L機(jī)械復(fù)合管焊接接頭CO2腐蝕行為研究3、X65/316L機(jī)械復(fù)合管焊接接頭的組織和力學(xué)性能4、溫度對X65/316L機(jī)械復(fù)合管焊接接頭CO2腐蝕的影響申請專利3項(xiàng)：1、機(jī)械雙金屬復(fù)合海管焊接坡口工藝 ZL20120109755.6 2、窄間隙熱絲氬弧焊接工藝ZL2.63、充氬功能海管氣動內(nèi)對口器(完成查新)制定鞏固措施40程序優(yōu)點(diǎn)不足今后努力方向選擇課題依托潛在工程項(xiàng)目，從實(shí)際工程需求角度出發(fā)，具有創(chuàng)新性和實(shí)用性-開闊小組選題視野，擴(kuò)大選題范圍