QC胜利油田石油确保海上平台桩腿的预制质量Word下载.docx
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大专
38
政工师/车间书记
2
杨阳
女
本科
26
助理工程师/技术员
3
陈传伟
4
王超
27
5
刘莉
34
工程师/技术员
6
田甜
助理工程师/工艺员
7
张旭光
8
王清文
技校
42
电焊高级技师/质检员
9
王传强
35
高级工/铆工
10
杜春国
39
高级工/电焊
三、选题理由
1、任务重:
平台桩腿的制造工程中包含了桩腿内部桁材(π型梁与箱型梁)的预制及其与筒体的焊接、齿条与齿条座板的组对焊接及其与筒体的焊接等问题。
对于胜利作业五号平台齿条的焊接是难点之一。
齿条的材质是Dillimax690E,是一种高强度淬火加回火钢,这种材质是我厂第一次接触,焊接以及控制焊接变形是一项新的具有挑战性的工作。
我们必须解决齿条焊接质量及焊接变形等问题,才能够保证平台桩腿的整体质量。
我们需要借鉴以往的工作经验,制定新的施工方案以及新的测量方法、测量工具,才能保证工程质量和工期。
2、要求高:
整个平台的升、降功能主要是依赖三根桩腿,它承受平台升、降时产生的载荷。
桩腿质量的优劣以及精度控制,是保证平台安全使用的必要条件。
胜利作业五号平台对齿条及桩腿内部桁材尺寸精度要求很高,并且我厂缺乏齿条焊接经验,施工新领域,挑战大。
3、影响大:
对于我厂来说,胜利作业五号平台桩腿的制造工程是2009年至2010年的重点工程,它是否能保质保量按期完工对今后我厂生产制造海工产品具有里程碑式的意义。
四、现状调查
1、制造工艺流程
针对我厂实际生产情况,QC小组梳理了胜利作业五号平台的厂内制造流程。
右图为胜利作业五号平台桩腿厂内制造工艺流程图。
结论:
通过以往我厂的施工经验可以明确π型梁以及箱型梁的预制、齿条与齿条座板组对焊接、齿条与筒体组对焊接都是施工过程需要控制的关键点。
2、关键点的现状调查
关键点一:
π型梁、箱型梁的组对焊接
规程要求
主要工序
桩内π型梁预制,面板角变形≤3mm,腹板直线度≤1mm/1m,整根扭曲度≤4mm;
π型梁和箱型梁与桩腿焊接完成后,直线度≤3mm/8m,整段直线度≤6mm;
1、先按照标准尺寸组对π型梁、箱型梁
2、按照焊接工艺要求对其进行焊接
3、焊接的同时要做好防变形措施
施工难点
π型梁钢板厚度只有20mm、每一根长度6~7m,腹板采取外大坡口形式,焊接容易变形。
桩腿内水平支撑箱型梁结构相对稳定,焊接变形易于控制,π型梁、箱型梁结构及焊接示意图如下图:
关键点二:
齿条与齿条座板组对焊接
齿条与齿条底座板预制焊接完成后,在自然状态下,直线度≤4mm/32齿、3mm/25齿、1mm/3齿;
齿条与齿条底座板整体与桩腿筒体焊接完成后,在自然状态下,直线度≤4mm/32齿、3mm/25齿、1mm/3齿。
1、制定齿条的焊接工艺评定
2、先按照标准尺寸组对齿条与齿条座板
3、再按照焊接工艺要求对其进行焊接
4、焊接的同时要做好防变形措施
1、齿条材质为Dillimax690E,属于调质淬火高强度钢,我厂第一次接触这种钢材的焊接,需要经过焊接工艺评定试验后制定焊接工艺指导书。
2、齿条与齿条座板组对焊接的具体方案。
3、齿条与齿条座板的组对焊接能否保证最终的焊接质量与成型尺寸也是难点。
关键点三:
齿条和筒体的组对焊接
单段桩腿与齿条组对、焊接后的直线度≤5mm,齿顶到齿顶的尺寸在3660±
2mm范围内。
1、制作齿条与筒体组对焊接时需要的支撑工装
2、齿条与筒体组对焊接
3、检查焊接后的成型尺寸
1、齿条与桩腿组对时,由于齿条和筒体在规定范围内挠度的累积误差,必然会导致齿条安装在桩腿上组对间隙过大,这就直接影响了齿条的直线度和侧弯。
2、齿条与筒体焊接时需要支撑工装的支撑,但支撑工装的制作精度要求很高。
3、焊接完成后,成型尺寸的检查需要有效可行的方案。
3、QC小组成员针对自2007年以来我厂以及同类厂家生产的齿轮齿条式海上平台桩腿的制造工程中的不合格项进行了调查。
经调查,对筒体直线度超标、π型梁焊接变形、箱型梁焊接变形、齿条焊接变形、齿条与筒体焊接尺寸超标、母材损伤等不合格项进行统计(表4-1)并绘制排列图(图4-2),如下所示:
表4-1不合格项统计表
不合格项
π型梁焊接变形
箱型梁焊接变形
齿条焊接变形
齿条与筒体焊接尺寸超标
筒体直线度超标
母材
损伤
其它
出现频数
51
24
我们必须解决这些问题,这直接关系到桩腿整体尺寸能否达到规程要求。
我们需要借鉴以往的工作经验,制定有效可行的施工方案,才能保证工程质量。
五、设定目标
1、目标制定
胜利作业五号平台桩腿的制造工程质量达到规程要求:
A.桩内π型梁预制,面板角变形≤3mm,腹板直线度≤1mm/1m,整根扭曲度≤4mm;
B.齿条与齿条底座板预制焊接完成后,在自然状态下,直线度≤4mm/32齿、3mm/25齿、1mm/3齿;
C.单段桩腿与齿条组对、焊接后的直线度≤5mm,齿顶到齿顶的尺寸在3660±
2、可行性分析
根据上述分析,明确了施工过程中的关键点与难点,我厂有多年钢结构及海上平台预制经验,产品质量优良。
质保体系运转良好,各种工艺守则配备齐全,技术力量雄厚,对各项标准规范掌握情况良好,完全能够攻克齿轮齿条式平台桩腿的制造难题。
横比兄弟单位北海船厂,发现他们制造的齿轮齿条式平台完全达到规程要求。
我们拥有与之相近的设备和技术,具备了应有的硬件条件。
因此,只要吸取他们的成功经验,再加上小组成员的努力,充分发挥集体的智慧,达到目标是完全可能的。
2、小组活动及计划甘特图
月份
项目
09年
月
09年10月
09年11月
09年12月
10年
负责人
课题选择
现状调查
设定目标
杨阳
原因分析
要因确认
制定对策
对策实施
全体成员
效果检查
巩固措施
图5-1QC小组活动计划甘特图
制表人:
杨阳制表时间:
2009年9月28日
六、原因分析
齿轮齿条式海上平台桩腿制造的关键工序分为以下三点,一为齿条与齿条座板的组对焊接,二为π型梁的组对焊接,三为齿条与筒体的组对焊接,QC小组对齿轮齿条式海上平台桩腿制造中齿条焊接后变形、π型梁焊接后变形、齿条与筒体焊接后尺寸超标三项质量影响因素进行了分析验证。
通过运用关联图分析,共找出影响因素23条,其中末端因素9条。
七、要因确认
序
号
末端
原因
确认方法
确认内容
确认标准
确认情况
完成时间
责任人
要因
确认
1
考核
不严
现场核对
车间职能人员每天能否进行认真检查考核
《一车间绩效考核办法》明确具体的奖罚细则。
1、查证车间职能人员的考核记录,每班考核的次数不低于2次。
2、车间职能人员每天都能进行认真检查考核,而且考核的结果严格与经济责任制挂钩。
10月10日
非要因
2
测量方
法不对
调查分析
测量方法能否满足生产需要,是否有合适的测量工具
按照规程要求可以满足测量数据的准确性。
1、确保操作人员与质检人员测量方法正确,培训上岗。
2、确保所有的测量方法经过监理与甲方的认可。
3
焊接前
预热
现场验证
检查现场施工人员是否按照要求进行焊前预热
按照《焊接工艺》做好对不同焊接材质进行相应的焊前预热。
1、施工前技术交底按要求传达到每一位施工人员,并要求施工人员按照要求施工。
2、加强监管力度,提高操作人员操作水平、操作意识,不会成为影响产品质量的主要因素。
刘莉
4
外观
成型差
现场检查
检查现场在制品的外观成型
达到质检部门提供质量文件及规程上的标准。
1、我厂有多年钢结构及海上平台预制经验,产品质量优良,质保体系运转良好。
2、外观质量有专门的职能人员监督管理,不会成为影响产品质量的主要因素。
5
支撑工装不利于
施工
借鉴兄弟单位的施工方案并加以分析
分析支撑工装的用途及精度要求等满足施工要求。
齿条与筒体组对焊接是一个非常大的工程量,支撑工装的作用举足轻重。
北海船厂在桩腿预制方面有可以借鉴的施工方案。
但是在支撑工装方面需要改进。
10月19日
要因
6
施工前材料检验
不合格
检查所有预制产品的半成品及原材料
在履行原材料检验制度的基础上,加强管理落实责任到个人。
1、我厂质保体系运转良好,过程监管到位。
2、原材料、半成品质量有专门的职能人员监督管理,不会成为影响产品质量的主要因素。
7
π型梁组对焊接现场施工方案有缺陷
分析施工方案的可行性与有效性
初步制定出适合我厂的施工方案,得到项目部认可。
1、结合我厂的实际情况,通过试验,制定出适合生产实践的行之有效的施工方案。
2、对于π型梁组对焊接需要专门的施工方案。
10月15日
8
齿条与齿条座板组对焊接现场施工方案有缺陷
2、对于齿条与齿条座板的组对焊接需要专门的施工方案。
10月17日
王
超
9
齿条与筒体的组对焊接现场施工方案有缺陷
1、结合我厂的实际情况,通过试验,必须制定出适合生产实践的行之有效的施工方案。
2、对于齿条与筒体的组对焊接需要专门的施工方案。
齿条与筒体焊接后整体尺寸的测量不能满足要求,需要设计新的测量工具。
10月20日
刘
莉
制表人:
张旭光制表时间:
2009年10月20日
八、制定对策
针对QC小组全体成员多次讨论,对每个要因进行了分析,并按照实际施工安排制定了对策,如下表:
对策
目标
措施
地点
时间
π型梁组对焊接现场施工方案存在缺陷
制作π型梁组对工装,制定π型梁焊接方案
π型梁和“箱”型梁与桩腿焊接完成后,直线度≤3mm/8m,整段直线度≤6mm;
1组对焊接试验,获得焊接参数及变形量
施工厂区
09.10.25~
09.11.10
2找出控制变形的办法并设计新的组对工装和焊接方案
3检验效果,并做出适当改进
齿条与齿条座板组对焊接现场施工方案存在缺陷
制作齿条与齿条座板的组对工装,制定其焊接方案
直线度≤4mm/32齿、3mm/25齿、1mm/3齿;
1在专用平台上做组对焊接试验,找出问题
09.12.1
~
09.12.15
王超
2设计新的组对工装和焊接方案,提高组对焊接效率,保证组对焊接后尺寸
齿条和筒体现场施工方案存在缺陷
制定齿条座板与筒体的组对焊接方案
保证齿条在桩腿上的组对和焊后直线度以及齿顶到齿顶尺寸在3660±
2mm的范围内
1做组对焊接试验,获得变形参数,找出改进后的方案
10.3.1
10.3.15
田甜
2查阅相关文献,制定新的组对焊接方案,设计并制作检测齿顶到齿顶尺寸的测量工具
齿条与筒体安装支撑工装不利于施工
设计并制作筒体的可转动支撑工装
在齿条与筒体组对后,已让可以使桩腿灵活转动的支撑工装
1设计可转动的支撑工装
10.2.10
10.2.15
2专业人士计算与分析,保证安全的情况下使用
王超制表日期:
2009年10月25日
九、对策实施
实施一:
制作π型梁组对焊接工装,制定π型梁焊接方案
试焊方案:
1、搭建了一个30*2000*10000mm的组对矫正平台。
2、在“П”型梁的面板上号出腹板的组对位
置,安装腹板并点焊固定,组对后焊接好夹具,准备焊接。
3、选用技术好的焊工采用焊条电弧焊进行焊道同内或同外打底焊接。
两名焊工严格按照焊接工艺并以相同的速度从中间向两端焊接,焊接采用焊线能量最小,变形最小的CO2气体保护焊(FCAW),坡口朝上,每层不能超过6mm,采取从中间往两端施焊的方法,焊接参数略。
效果检查:
采取了这一系列的措施后,很好的防止了“П”型梁焊接后腹板方向的弯曲变形,但是仍有“П”型梁面板方向局部弯曲变形超标。
变形参数为10mm。
处理变形:
采取火焰矫形法矫正“П”型梁的弯曲变形但是使
用火焰矫形法有如下缺点:
第一,消耗人力;
第二,增加施工成本;
第三,操作过程不易控制,需要反复测量;
第四,增加了施工周期。
火焰矫形法矫正“П”型梁的弯曲变形,矫形效果良好,但存在较大缺点。
改进方案:
1、在组对矫正平台上固定一个300*500*8000mm的“工”字钢,“工”字钢与平板点焊牢固。
2、将要组对的纵梁面板与“工”字钢的面板对接并
点焊牢固,在“П”型梁的面板上号出腹板的组对位置,安装腹板并点焊固定。
组对好后将其拆下,将每根桩腿内对称的纵梁“背靠背”搁置。
在两者之间放入厚度为10mm的板条(放置在面板的两端)然后用夹具夹紧,在夹具力的作用下,“П”型梁得到了刚性固定,有效的防止了焊接中的角变形和弯曲变形。
3、焊接过程严格按照焊接工艺执行,采取单面焊接,反复翻转,并在双面焊接处轮流焊接,以防止焊接变形。
组对焊接效果很好,完全满足规程要求。
实施二:
1、齿条材质为Dillimax690E,属于调质淬火高强度钢,我厂第一次接触这种钢材的焊接。
2、为保证组对后齿条变形量在要求范围内,齿条与座板的组对及焊接是在专用平台上进行。
3、按照图样尺寸将底座板的安装位置线划好,检查无误后使用远红外陶瓷加热片对齿条进行加热,预热温度控制在120~200℃范围内,并使用手持式红外测温仪对齿条的预热温度进行监控。
4、当齿条达到预热温度后,便将齿条与底座板点焊固定。
严格控制层间温度在150℃至230℃之间。
焊后立即将焊缝及其附近区域加热至200~250℃,保温两小时,然后用硅酸铝岩棉包好缓冷且控制每小时降温不得超过50℃,当齿条恢复到室温时取下保温棉即可,见右图。
效果检查:
当齿条恢复到室温时,齿条与座板组对的所有焊缝均产生裂纹,大多数焊缝开裂并有移位现象。
分
析原因:
第一,由于没有考虑到齿条热胀冷缩,使得齿条与座板焊接膨胀和收缩不同步;
第二,由于齿条与座板组对时有间隙,间隙不匀,导致加热过后更容易产生裂纹;
第三,缺少合理的加热方式和组对平台,施工不方便。
解
决办法:
第一,制作了齿条与座板组对的专用工装;
第二,将齿条与座板放置在工装上,对齿条和座板同时加热;
第三,加热后用千斤顶、龙门板将齿条与齿条座板调整至无间隙。
经过第一次试验修改后得到的经验,我们设计了合理的组对工装,以便于加热,并对组对过程和焊接过程进行控制,见下图。
如上图先将齿条的齿顶向下放置,放置在A区域的位置,其宽度为130mm。
将齿条座板分别放置于B区,调整好尺寸,加热片置于齿条座板两侧,再用远红外陶瓷加热片对齿条与座板同时加热,控制加热温度在120~150℃范围内。
当温度达到预热温度要求后,去除加热装置,开始组对。
使用千斤顶、龙门板将齿条与齿条座板调整至无间隙,然后进行点对,点对后量取拱弯变形量和侧弯变形量。
拱弯变形量和侧弯变形量示意图,见下图。
采取以上措施,远红外线陶瓷加热片可以对齿条与座板同时加热,并且达到了无间隙组对,很好的解决了加热和组对的问题,拱弯变形量和侧弯变形量均小于2mm,完全达到施工要求。
实施三:
齿条与桩腿的组对:
由于齿条和筒体在规定范围内挠度的累积误差,导致齿条在桩腿上组对间隙很大,为
保证齿条在桩腿上的组对和焊后直线度以及齿顶到齿顶3660mm的数据,经过焊接试验及查阅相关文献,我们采取提前预防焊接收缩的方法:
在筒体的两端控制好比3660mm大2mm的尺寸既3662mm的组对尺寸,然后拉上钢丝,先组对齿条,然后在塞进钢衬垫,以控制中间齿顶到齿顶的尺寸能保证工艺要求。
在焊接过程中,按照先焊约束较大的部分,后焊约束较小的部分;
先焊变形较大的焊缝,后焊变形较小的焊缝的原则,利用焊接收缩,采取合理的焊接顺序和反变形措施,控制齿条的直线度和侧弯。
焊接效果良好,
解决办法:
为了保证桩腿齿条的安全稳定运行,齿顶到齿顶的距离偏差在规定范围内是十分关键的。
为此我们设计了一种检验工
具,对原来使用钢卷尺量取齿顶到齿顶的距离做了改进。
这种检验工具是一种测量工装,由于第一次设计的工装有不稳定因素,也没有留下图片资料,右图为第二次设计的测量工装。
在使用吊车悬挂测量数据时,它的平行度问题也是不能保证。
经过实践我们总结经验,设计出结构稳定且在使用过程中测量点可以与齿条保持平行的第三代测量工装,如下图所示:
通过这一测量工装的使用,技术人员在吊车手的配合下便能方便、快捷、准确无误的测量桩腿两侧齿条齿顶到齿顶的距离。
实施四:
设计制作筒体的可转动支撑工装
原始方案:
我们查找了相关施工单位的经验,均采用了搭设焊接架以及制作固定式
支撑工装的方法实施焊接,如右图所示。
这种方法每隔5米就要制作一个支撑工装,并且需要搭设脚手架。
工装的制作本身就需要大量的制作时间,要求精度也高,也需要耗费大量的材料。
这种做法增加了很多的施工量和成本,最重要的是桩腿筒体一旦安放在这样的工装上就固定死了,不能便于焊接和焊接过程中的变形控制。
经过讨论与计算,我们采取了在筒体的两端用一个比桩腿直径小或比桩腿直径大的筒节将桩腿架起来的方法来达到筒体正常转动,以便于焊接。
如下图所示:
我们在桩腿筒节和小筒节两端内部的受力位置增加了“米”字支撑板以防止筒节椭圆度变化以及起到加固的作用,端部通过“L”型板作为支撑板(δ=30mm)将桩腿筒体与小筒节连接。
这样只需要把小筒节放到已找平的元宝转胎上就可以带动桩腿筒体平稳的转动。
这个工装一经实施,就在实际的施工中取得了良好的效果。
我们不仅通过桩腿的灵活转动,合理的解决了齿条在焊接过程中的变形问题,而且在施工过程中,我们有效地利用可转动的支撑工装使得桩腿筒体灵活转动,把内件安装与齿条的组对焊接进行穿插施工,大大节约了施工时间,并为以后的施工积累了丰富的经验。
十:
1、目标实现情况
“П”型梁、齿条和齿条座板、齿条与筒体焊后直线度能否在制造过程中持续保持,QC小组成员使用休哈特控制图对“П”型梁组对焊接后的直线度(见图10-1)、齿条和齿条座板组对焊接后的拱弯变形量(见图10-2)和侧弯变形量(见图10-3)、齿条与筒体焊后直线度(见图10-4)进行控制。
从控制图来看巩固期内各项数据都在规程要求范围以内一直很稳定。
图10-1π型梁组对焊接后直线度图10-2齿条与齿条座板组对焊接后拱弯变形量
图10-3齿条与齿条座板组对焊接后侧弯变形量图10-4齿条与筒体组对焊接后尺寸
绘图人:
陈传伟绘图时间:
2010年7月25日
如今胜利作业五号平台已顺利下海施工,平台升降平稳,各项技术指标均无不符合项。
经济效益各项工艺参数均达到标准要求,我厂高质高效的完成了桩腿的施工,实现了QC小组活动的预定目标。
2、
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- 关 键 词:
- QC 胜利油田 石油 确保 海上 平台 预制 质量