QC成果研制中小径管道滚动焊接支架

研制中小径管道滚动焊接支架山东电建二公司山东电建二公司研制中小径管道滚动焊接支架PAGE1研制中小径管道道滚动焊接接支架山东电建二公司司司超越QC小小组前言：我公司承建的阳阳阳江核电电一期期2×10000MMW常规岛建建安一体体化工工程，单单台机机组管道系系统统为45个，大大口口径管道道总量量约为199660吨，中中小小径管道道4万万余米，焊焊口口数量达5万万多只。通通常常，中小小径管管道施工工是在在地面上上进行行滚动对对口并并进行焊焊接，不不仅受到到施工工区域的的限制制，也大大大降降低了施施工效效率。为为了解解决该问问题，提提高现场场施工工效率，我我们们专门成成立了了“超越”QC小组。一、小组概况表1：小组概况况表表小组名称超越QC小组小组所在部门机务工程处课题名称研制中小径管道道道滚动焊焊接支支架课题类型创新型组长张开峰小组注册号2013-H00001--A--0055受训课时40课时成立时间2013年0333月小组成员11人小组成员员概况姓名职务学历小组职务小组分工张开峰项目主任专科组长全面负责孙瑞升副主任本科副组长方案制定闫甲斌质保经理本科副组长组织李慧萍QC专责专科指导活动指导王建凯质保主任本科组员指导策划吕辉全质保员本科组员指导策划孙克青专工专科组员技术指导岳耀峰班长高中组员组织策划桑宁阳技术员专科组员信息收集张道旺质检员高中组员过程监督马国良班组成员高中组员具体实施制表：桑桑宁宁阳20113..03..011二、选择课题1.工程现状小径管道施工，采采用两种焊接接方式：地面面滚动焊接和和平台滚动焊焊接。方法一：地面面面滚动焊接接方法二：平台滚滚滚动焊接接优点：1.操作作作简单；；缺点：1.一般般般施工区区域狭狭窄，滚滚动范范围有限限；222.放置于地地面上，焊焊接接角度较较差，给给施工人员带来困扰扰扰。优点：1.操作作作简单；；222.解决了焊焊接角度度带来来的困扰扰；缺点：1.滚动动动时需要要多人人配合，浪浪费费人工,平均施工效率率率较低。总结：不论是在在在焊接角角度还还是在滚滚动区区域限制制上，平平台滚动动焊接接都要优优于地地面滚动动焊接接。但平平台滚滚动焊接接需要要多人配配合，浪费费人力。表2：两种焊焊接方方式对比比表制表：桑宁阳阳阳220013..033.155存在问题：：（1）地地地面滚动动焊接接需要一一定的的空间用用来施施工，且且将管管道放置置于地地面上，焊焊接接角度差差，给给施工人人员带带来困扰扰；而而平台滚滚动焊焊接在施施工时时需要多多人配配合，浪浪费了了人工；；（2）施施施工效率率低，人人均焊口口量为为3.7只，不不能满足足进度度要求。表2：课题确立：研制制制中小径径管道道滚动焊焊接支支架。设定目标活动目标：研制制制中小径径管道道滚动焊焊接支支架具体指标：1...可变径，适适适用于直直径2219mmm以以下的中中小径径管道焊焊接2.可单单人施工工，焊焊接效率率由单单人每日日完成成3.7只提提升到每每日66只四、提出方案并并并确定最最佳方方案（一）找寻设计计计思路针对滚动焊接支支支架的研研制，小小组成员员提出出该支架架性能能需要满满足的的各个方方面，运运用亲和和图进进行整理理，提提出初步步设想想。见图1：亲和图图中小径管道滚动焊接支架中小径管道滚动焊接支架滚动部分滚动顺畅耐用滚动部分滚动顺畅耐用性强固定轴使用圆钢制作，应保证圆钢的直径小于滚动轮的内径。圆钢两端进行套丝，使用螺栓连接。在轴上加装小圆管，用来避免滚动轮摆动。便于拆卸滚动轮底座稳定性好便携性强支撑护板可开孔使支架达到可变径的效果美观性好稳定性强固定部分连接部分能够保证支架的稳定性连接部分长短和材料的选择对口部分添加管道对口平台在原支撑护板上加装角钢。制作可调节式平台。通过调节平台的升降来调整管件，方便对口、焊接。制图：桑宁阳200133.044.330支架结构设想图图图：(二)设计方案案的提提出与论论证小组成员对分析析析出的四四个主主要组成成结构构分别提提出了了设计方方案，并并逐一进进行论论证。1.固定部分固定部分主要作作作用就是是为滚滚动提供供支撑撑，在该该部分分结构选择择方方面，小小组提提出了三三种方方案：固定部分固定部分支撑柱支撑护板支撑平台表4：三种设计计方方案对比方案支撑柱支撑护板支撑平台模型图原理底座与支撑柱连连连接，滚滚动轮轮在两个个支撑撑轴之间间滚动动底座与支撑护板板板连接，滚滚动动轮在两两个支支撑护板板之间间滚动滚动轮在两个支支支撑平台台之间间滚动安全性承压面积较小，稳稳定性差，安安全系数较较低；重心在支架中心心心上，稳稳定性性较强，安全系数较低；；；重心在支架中心心心上，稳稳定性性较强安全系数较低。实用性结构轻便，易挪挪挪动结构轻便，易挪挪挪动结构笨重，搬运运运困难可操作性通过改变支架间间间距实现现变径径，可操操作性性较差；；截面积较大可开开开孔，使使支架架达到变变径效效果，可可操作作性较强强；厚度较大且笨重重重，开孔孔困难难，无法法达到到变径的的效果果，可操操作性性较差。结论从安全性、实用用用性、可可操作作性考虑虑，小小组选择择采用用“支撑护板”方案。制表：桑宁阳阳阳201133.055.1101）支架底座两种设计思路：：：支架底座支架底座δ30的钢板[10的槽钢表5：两种材料料对对比：方案δ30的钢板[10的槽钢模型图便捷性从钢板标准GBBB7099-888查到δ30的钢板每每平方米米重2235..5KKg。从槽钢标准GBBB7077-888查到[10的槽钢钢每米重8.559Kgg,((总面积S==高度*长度度+2*腿宽宽*长度=1100mmm**10000mmm+22*446mmm*110000mmm=0..1992m22),,约合每平平方方米44.77kg。稳定性以上为Q34555材质的抗抗拉拉强度和和屈服服强度，与槽钢力学性能能能相似，能能够够满足支支架需需要。以上为各种材质质质的槽钢钢的抗抗拉强度度和屈屈服强度度，与与钢板性性能相相似，能能够满满足支架架需要要。经济性美观性比较笨重，美观观观性较差差美观性较强总结从便捷性、稳定定定性、经经济性性、美观观性方方面综合合考虑虑，小组组选择择[10的槽钢作为为支架架底座。制表：桑宁阳220113.005..152）支撑护板对外形、滚动凹凹凹槽的设设计、开开孔数目目三个个方面分分别提提出方案案进行行优选。支撑护板支撑护板外形的选择滚动凹槽的设计开孔数目的确定①外形的选择提出两种方案：：：护板外形护板外形矩形护板流线形护板表6：两种设计计方方案对比名称矩形护板流线形护板模型图美观性不美观较美观稳定性结构简单，稳定定定性好，能能够够满足支支架需需要结构简单，稳定定定性好，能能够够满足支支架的的需要实用性该护板较重，增增增加了支支架本本身的重重量，不不便于挪挪动。该护板较轻，使使使支架更更加轻轻便，便便于挪挪动。结论从美观性、稳定定定性、实实用性性考虑，小小组组最后选选择采采用流线线形护护板。制表：桑宁阳阳阳220013..055.255②滚动凹槽的设设设计滚动凹槽角度的的的确定要要以确确保管道道能在在凹槽内滚动顺畅畅且且能达到到最大大接触面面积为为前提。现现场场施工管管道的的半径为L22，管道与与支支架凹槽槽底部部的距离离为LL1，管道与与支架的的角度度为θ。如果使使管管道与支支架接接触面积积增大大，那么L22要与L1无无限接近近，根根据三角角形的的特点和和圆弧弧定律，αα≈≈60°又因θ=2α那么θ约为1200°。结论：滚动凹槽槽槽设计角角度约约为1200°。③开孔数目为了使支架适用用用于不同同管径径的中小小径管管道，小小组提提出了在在护板板上开孔孔的办办法。在在开孔孔数目上上，小小组也提提出了了“4个”、“6个”、“8个”三种方案案，表7：三种方案案对对比方案4个孔6个孔8个孔模型图模拟试验根据方案案案中护板板的尺尺寸和现现场管管道规格格，按按照相同同的比比列制作作模型型，进行行模拟拟试验。试验数据结论通过上述试验得得得知：开4个个孔时不不能用用于直径255mm、899mm的管道道，开6个、88个孔都能能满满足直径2119mm以下下的管道道。但开孔孔数过多多增加了了施工工量，也也影响响了护板板的牢牢固。从从各方方面考虑虑，小小组最终终选择择了“开6个孔”。制表：桑宁阳阳阳220013..055.3002.连接部分连接部分的设计计计，从材材料的的选择、固固定定方法和部部件件长短三三个方方面提出出方案案进行优优选材料选择材料选择固定方法连接部分固定方法连接部分①材料选择提出两种思路：：：连接板材料连接板材料角钢扁钢表8：两种材料料对对比名称角钢扁钢实物力学性能受力分析以下是对连接板板板承重进进行分分析：1、现现已知支支架适适用的最最大规规格为2199mmxx7mmm，本项目目预制管管道的的长度一一般不不会超过9mm，碳钢的的密密度为7.885g//cmm3（不锈钢钢和合金金钢也也相近）；；22、管道横横截截面积S=π*直径*长度度=3.1144*2119mmm*990000mmm=6618889440mmm2;;3、管道的的重量M=面面积*厚度**密度=6118899400mm22*77mm**7..85gg/ccm3==3440.11Kgg;4、支架架应承受受重力力G=重量**9.88N//Kg==33332..988N;5、连连接板的的面积积S=重力//抗拉强度度，使用角角钢屈服强强度为335MMPa，最小面面积为10mmm2；使用Q235扁钢屈服服强度为235MMPa，连接板板最小面积积为14mmm2。两种材材料在面积积较大的情情况下均能能使用。经济性费用高，市场报报报价约4.112元/米费用低，市场报报报价约1.559元/米美观性不美观较美观结论从力学性能、经经济性和美美观性综合合考虑，小小组最后选选择采用“扁钢”作为连接接部分。制表：桑宁阳220113.006..03②在固定方法选选选择上，因因支支撑护板板与底底座使用用的焊焊接方法法组合合，所以以连接接板也使使用焊焊接方法法。3.滚动部分滚轮选择橡胶轮碳钢轮不锈钢轮1）在滚动轮的的的选择上，小小组同样提出滚轮选择橡胶轮碳钢轮不锈钢轮针对以上三种设设设计思路路，小小组进行行分析析了细致致的分分析：表10：橡胶轮碳钢轮不锈钢轮实物规格直径为55mmmm直径为55mmmm直径为55mmmm重量60g/个100g/个110g/个价格11元/个15元/个20元/个抗压性良好良好良好抗磨性较差良好良好成品保护长时间使用容易易易被污染染，间间接的破破坏了了管道的的成品品保护。长时间使用会锈锈锈蚀，与与不锈锈钢管道道接触触容易造造成污污染，严严重影影响成品品保护护。适用范围较广其它使用周期较短，要要及时更换换。长时间的锈蚀影影影响了支支架的的美观。使用周期长，外外外形美观观。综述经过对三种滚滚滚动轮的对对比比发现：：橡胶胶轮虽然然具备备重量较较轻、价价格便宜宜等优优点，但但在抗抗磨性及及成品品保护上上较差差；碳钢钢轮虽虽然在抗抗压性性、抗磨磨性等等性能上上良好好，但使使用过过程中容容易生生锈，影影响成成品保护护和外外形的美美观；；而不锈锈钢轮轮在性能能上不不仅具备备良好好的抗压压性、抗磨磨性，且外外形美观，在在成品保护护方面也无无任何影响响。结论综上所述，小组组组决定滚滚动部部分选用用不锈锈钢轮。制表：孙克青200133.066.1152）固定轴由三三三个部件组组成成：套管套管固定轴紧固件主轴表11：各部件件件的分析表表部件名称图片作用材料选择主轴为滚动轮提供滚滚滚动渠道道。直径为20mmmm的圆钢，两端进行套丝处处处理。紧固件对主轴两端进行行行固定。选用M18的不不锈锈钢螺母。套管限定滚动轮活动动动范围，避避免免滑动轮轮因摆摆动带来来的磨磨损。直径为25mmmm的不锈钢钢小小管。制表：桑桑桑宁阳220133.006.220固定方法管道固定法滚轮固定法2）为了防止管管管道滚动过过度度，小组组提出出了两种种方固定方法管道固定法滚轮固定法表12名称管道固定法滚轮固定法模拟图原理在两个滚轮间加加加上阻挡挡物，限限制滚轮轮活动动通过紧固滚动轮轮轮，达到到限制制滚轮活活动的的目的可操作性支架在变径时，滚滚轮间距变变化，阻挡挡物的规格格也要随着着变化。不受变径的影响响响，且操操作简简单安全性阻挡材料断裂，造造成安全隐隐患安全性能较高经济性阻挡物要承受很很很大的压压力，所所以材料料的要要求很高高，造造价昂贵贵。使用螺栓紧固，十十分便宜美观性在滚轮间加装阻阻阻挡物，十十分分不美观观较美观结论从可操作性、安安安全性、经经济济性、美美观性性上，小小组决决定采用用滚轮轮紧固法法。制表：孙克青200133.066.2224.对口部分针对此支架的局局局限性，小小组组成员集集思广广益，加加装管管道对口口部分分。在该该部分分结构选选择上上小组提提出了了两种方方案：：对口平台对口平台折叠式支撑平台升降式支撑平台表13名称折叠式支撑平台台台升降式支撑平台台台模型图原理使用金属折合页页页把对口口平台台连接到到支撑撑护板上上，平平台下方方加装装一个用用螺丝丝连接、可可拆拆卸的支支撑杆杆。在支撑护板上加加加装导槽槽，平平台下方方加装装调节杆杆。通通过调节节杆的的活动，实实现现对口平平台的的上下滑滑动。可操作性结构简单，易操操操作结构简单，易操操操作稳定性与支撑护板连接接接点只有有一个个，稳定定性较较差与支撑护板连接接接点有两两个，稳稳定性较较强实用性不能根据管件的的的长短进进行调调节，适适用范范围较窄窄，实实用性较较差。可根据管件的长长长短调节节平台台的高度度，保保证了管管件对对口的质质量，实实用性较较强。结论从可操作性、稳稳稳定性、实实用用性上，小小组组决定采采用升升降式支支撑平平台。制表：桑宁阳200133.066.225从上图可知，对对对口部分分主要要由对口口平台台、调节节部分分和导槽槽组成成。对口平台是为弯弯弯头、三三通等等管件的的组对对和焊接接提供供平台，解解决决了施工工中因因焊接角角度带带来的施施工难难题。小小组在在平台材材料选选择上提提出了了三种方方案并并分别论论证平台材料选择聚乙烯板平台材料选择聚乙烯板碳钢板不锈钢板表14：三种方方方案对比名称聚乙烯板碳钢板不锈钢板实物经济性14元/㎡（厚厚度为44mm）24元/㎡（厚厚度为44mm）31元/㎡（厚厚度为44mm）坚固性熔点较低，坚固固固性较差差良好良好实用性长时间使用易磨磨磨损，且且很难难与调节节部分分进行连连接长时间会锈蚀，不不适用于不不锈钢对口口、焊接。不易磨损，能用用用于不锈锈钢和和碳钢管管的对对口、焊焊接结论从经济性、坚固固固性和实实用性性考虑，小小组组最后选选择使使用不锈锈钢板板。制表：桑宁阳220113.006..29②调节部分是由由由三根调节节轴轴、一个个调节节轮和一一个调调节三通通组成成，该部部分中中的竖轴轴与平平台焊接接在一一起，这这样就就可以通通过调调节竖轴轴来实实现平台台的上上下滑动动。在选择调节轴材材材料时，小小组组进行了了两种种不同方方案的的分析：：调节轴材料调节轴材料方钢圆钢表15：两种方方方案对比名称方钢圆钢模型图经济性3.85元/KKKg3.56元/KKKg坚固性抗拉强度为37775-55000MPa，很很坚固抗拉强度为35550-55000MPa，很很坚固美观性较差较好实用性上下滑动时容易易易卡住上下滑动顺畅结论小组最后选择了了了圆钢作作为滑滑动轴。制表表：桑宁宁阳220113.007..01③导槽是使用角角角钢制作，主主要作用是为为平台上下滑滑动提供滑动动渠道。从表表10的分析析中得知角钢钢的力学性能能很好，且角角钢结构简单单、易操作，十十分实用。确定最佳方案通过分析论证试试试验，我我们确确定了滚滚动焊焊接支架架最终终方案，以以下下是方案案设定定的分解解图：：图4制图：：桑宁阳200133.077.005五、制定对策1、方案的分解解解为制定出切实可可可行的对对策，小小组成员员首先先对实现现方案案的各个个环节节进行了了细化化：图5:方案分解解系统统图制制图：桑桑宁阳阳200113.007..10制定对策表小组根据“5WWW1H”原则，制制定定出了详详细的的对策表表：表表16序号对策目标措施完成时间地点负责人1图纸准备绘制滚动焊接支支支架图纸纸图纸经过会签、会会审，标注注明确。绘制焊接支架图图图纸。进行图纸会审。07.20项目部桑宁阳2材料准备外购达到图纸设计性性性能要求求。提材料计划，提提提交到物物资公公司。对领到的材料进进进行验收收07.27物质公司桑宁阳3加工制作下料尺寸偏差±2mmmm固定部分①底座下料和护护护板的下料料2、连接部分①连接钢板下料料料滚动部分①圆钢和套管下下下料对口部分①组装平台下料料料②调节支架下料料料③导槽下料08.08预制车间马国良开孔、打磨偏差±0.5mmmm固定部分支支支撑护板开开孔孔08.10预制车间马国良组合焊接牢固、滚动顺畅先将各部分组对对对对不合适部分进进进行调整整调整合格后，进进进行焊接接08.13预制车间岳耀峰马国良刷漆各部件均匀涂刷刷刷对以上各部件进进进行刷漆漆08.15预制车间马国良4现场应用试用能够适用于中小小小径管道道焊接接过程；；各部分正常工作作作进行安全技术交交交底培训训现场应用的指导导导在阳江核电工程程程使用08.20到现在施工现场张开峰孙瑞升孙克青张道旺岳耀峰马国良制表:桑宁阳阳220133.007.115六、对策实施对策实施一：图图图纸准备备方案选定后，小小小组安排排专人人对该支支架进进行图纸纸绘制制，绘制制完成成经过审审核，“FORUSE”后方可进进行下一步步工作。图6制图：桑宁阳20133.007.220对策实施二：材材材料准备备小组成员先查找找找施工余余料和和废料场场，找找到一部部分可可用材料料，其其他均提提出物物资采购购计划划，由物物资公公司采购购，于于07.2277已到位。Φ55mm的不不不锈钢滚轮轮MM188的螺母[[100槽钢Φ25mm的钢钢钢管δ8的钢板角钢150mm*33300mmm的的不锈钢钢板Φ20mm的圆圆钢目标标标实施检检查：：材料采购购到到位后，检检查查滚轮直直径为为55mm，螺螺母为M188，[10槽槽钢及钢钢板（δ=8）等材料料长度、尺尺寸均符合合要求，且且采购物品品皆有相应应的合格证证书。对策实施三：加加加工制作作1.固定部分分分与连接接部分分下料、组组装装使用无齿锯下料料料使用气气割下下料下料料完成底座与护板进行行行组对固固定与与连接部部分焊焊接组装完成成，进行打打磨2.滚动部部部分与对对口部部分的组组装下料后的固定轴轴轴、套管购买的的螺栓和和滚轮轮滚动部分分组装制作的调节轴不锈钢钢板对口部分分组组装3.支架刷刷刷漆目标标标实施检检查：：经过验收收发发现，施施工人人员能够够按照照设计尺尺寸进进行下料料，各各零件尺尺寸与与装置整整体安安装效果果均与与图纸相相符，焊焊缝高度度及表表面质量量均符符合要求求，以以下是验验收记记录：表17对策实施四：现现现场试用用使用该支架焊接完成的焊口将管件放到支架上组对、焊接，通过滚轮的转动来实现管道滚动焊接使用该支架焊接完成的焊口将管件放到支架上组对、焊接，通过滚轮的转动来实现管道滚动焊接目标实施检查：：：经检查使使用用该支架架组对对的管件件内壁壁齐平、错错口口值不大大于11mm，符合合规范要要求。七、效果检查查一）目标值检查查查①2013年年年9月份小组组正式将将制作作的十套套支架架投入到到现场场中小径径管道道焊接中中，施施工的10名名焊工工工作量量的统计计，如如下：表18制表:桑宁阳阳20013..122.033从表中可可可以看出出：该该支架能能够满满足于25到到219mmmm的中小径径管管道焊接接。②9月份到次次年33月份，110名焊工平平均单人人每日日完成焊焊口数数对比统统计如如下：表19制表:桑宁阳阳20013..122.044从表中可以看出出出：使用用该支支架后单单人每每日完成成焊口口数均大大于66只。③小组还对支架