1、 山東電建二公司 研制中小徑管道滾動焊接支架研制中小徑管道滾動焊接支架山東電建二公司超越QC小組前言：我公司承建的陽江核電一期2×1000MW常規島建安一體化工程，單臺機組管道系統為45個，大口徑管道總量約為1960噸，中小徑管道4萬余米，焊口數量達5萬多只。通常，中小徑管道施工是在地面上進行滾動對口并進行焊接，不僅受到施工區域的限制，也大大降低了施工效率。為了解決該問題，提高現場施工效率，我們專門成立了“超越”QC小組。一、小組概況表1：小組概況表小組名稱超越QC小組小組所在部門機務工程處課題名稱研制中小徑管道滾動焊接支架課題類型創新型組長張開峰小組注冊號2013-H001-A-0

2、05受訓課時40課時成立時間2013年03月小組成員11人小 組 成 員 概 況姓 名職 務學 歷小組職務小組分工張開峰項目主任?？平M長全面負責孫瑞升副主任本科副組長方案制定閆甲斌質保經理本科副組長組織李慧萍QC專責專科指導活動指導王建凱質保主任本科組員指導策劃呂輝全質保員本科組員指導策劃孫克青專工?？平M員技術指導岳耀峰班長高中組員組織策劃桑寧陽技術員?？平M員信息收集張道旺質檢員高中組員過程監督馬國良班組成員高中組員具體實施 制表：桑寧陽 2013.03.01二、選擇課題1.工程現狀小徑管道施工，采用兩種焊接方式：地面滾動焊接和平臺滾動焊接。 方法一：地面滾動焊接方法二：平臺滾動焊接優點：1.

3、操作簡單；缺點：1.一般施工區域狹窄，滾動范圍有限； 2.放置于地面上，焊接角度較差，給施 工人員帶來困擾。優點：1.操作簡單； 2.解決了焊接角度帶來的困擾；缺點：1.滾動時需要多人配合，浪費人工, 平均施工效率較低?？偨Y：不論是在焊接角度還是在滾動區域限制上，平臺滾動焊接都要優于地面滾動焊接。但平臺滾動焊接需要多人配合，浪費人力。 表2：兩種焊接方式對比表 制表：桑寧陽 2013.03.15 存在問題： （1）地面滾動焊接需要一定的空間用來施工，且將管道放置于地面上，焊接角度差，給施工人員帶來困擾；而平臺滾動焊接在施工時需要多人配合，浪費了人工； （2）施工效率低，人均焊口量為3.7只，不

4、能滿足進度要求。表2：課題確立：研制中小徑管道滾動焊接支架。3、 設定目標活動目標：研制中小徑管道滾動焊接支架具體指標：1.可變徑，適用于直徑219mm以下的中小徑管道焊接 2.可單人施工，焊接效率由單人每日完成3.7只提升到每日6只21四、提出方案并確定最佳方案 （一）找尋設計思路針對滾動焊接支架的研制，小組成員提出該支架性能需要滿足的各個方面，運用親和圖進行整理，提出初步設想。見圖1：親和圖中小徑管道滾動焊接支架滾動部分滾動順暢耐用性強固定軸使用圓鋼制作，應保證圓鋼的直徑小于滾動輪的內徑。圓鋼兩端進行套絲，使用螺栓連接。在軸上加裝小圓管，用來避免滾動輪擺動。便于拆卸滾動輪底座穩定性好便攜性

5、強支撐護板可開孔使支架達到可變徑的效果美觀性好穩定性強固定部分連接部分能夠保證支架的穩定性連接部分長短和材料的選擇對口部分添加管道對口平臺在原支撐護板上加裝角鋼。制作可調節式平臺。通過調節平臺的升降來調整管件，方便對口、焊接。 制圖： 桑寧陽 2013.04.30支架結構設想圖：(二)設計方案的提出與論證小組成員對分析出的四個主要組成結構分別提出了設計方案，并逐一進行論證。1.固定部分固定部分主要作用就是為滾動提供支撐，在該部分結構選擇方面，小組提出了三種方案：固定部分支撐柱支撐護板支撐平臺表4：三種設計方案對比 方案 支撐柱支撐護板支撐平臺模型圖原理底座與支撐柱連接，滾動輪在兩個支撐軸之間滾

6、動底座與支撐護板連接，滾動輪在兩個支撐護板之間滾動滾動輪在兩個支撐平臺之間滾動安全性承壓面積較小，穩定性差，安全系數較低；重心在支架中心上，穩定性較強，安全系數較低；重心在支架中心上，穩定性較強安全系數較低。實用性結構輕便，易挪動結構輕便，易挪動結構笨重，搬運困難可操作性通過改變支架間距實現變徑，可操作性較差；截面積較大可開孔，使支架達到變徑效果，可操作性較強；厚度較大且笨重，開孔困難，無法達到變徑的效果，可操作性較差。結論從安全性、實用性、可操作性考慮，小組選擇采用“支撐護板”方案。制表： 桑寧陽 2013.05.101）支架底座兩種設計思路：支架底座30的鋼板10的槽鋼表5：兩種材料對比：

7、方案30的鋼板10的槽鋼模型圖便捷性從鋼板標準GB709-88查到30的鋼板每平方米重235.5Kg。從槽鋼標準GB707-88查到10的槽鋼每米重8.59Kg,(總面積S=高度*長度+2*腿寬*長度=100mm*1000mm+2*46mm*1000mm=0.192m2),約合每平方米44.7kg。穩定性以上為Q345材質的抗拉強度和屈服強度，與槽鋼力學性能相似，能夠滿足支架需要。以上為各種材質的槽鋼的抗拉強度和屈服強度，與鋼板性能相似，能夠滿足支架需要。經濟性美觀性比較笨重，美觀性較差美觀性較強總結從便捷性、穩定性、經濟性、美觀性方面綜合考慮，小組選擇10的槽鋼作為支架底座。制表：桑寧陽 2

8、013.05.152）支撐護板對外形、滾動凹槽的設計、開孔數目三個方面分別提出方案進行優選。支撐護板外形的選擇滾動凹槽的設計開孔數目的確定外形的選擇提出兩種方案：護板外形矩形護板流線形護板表6：兩種設計方案對比 名稱矩形護板流線形護板模型圖美觀性不美觀 較美觀穩定性結構簡單，穩定性好，能夠滿足支架需要結構簡單，穩定性好，能夠滿足支架的需要實用性該護板較重，增加了支架本身的重量，不便于挪動。該護板較輕，使支架更加輕便，便于挪動。結論從美觀性、穩定性、實用性考慮，小組最后選擇采用流線形護板。 制表：桑寧陽 2013.05.25滾動凹槽的設計滾動凹槽角度的確定要以確保管道能在凹槽內 滾動順暢且能達到

9、最大接觸面積為前提。現場施工管道的半徑為L2，管道與支架凹槽底部的距離為L1，管道與支架的角度為。如果使管道與支架接觸面積增大，那么L2要與L1無限接近，根據三角形的特點和圓弧定律，60°又因=2那么約為120°。結論：滾動凹槽設計角度約為120°。 開孔數目 為了使支架適用于不同管徑的中小徑管道，小組提出了在護板上開孔的辦法。在開孔數目上，小組也提出了“4個”、“6個”、“8個”三種方案，表7：三種方案對比 方案4個孔6個孔8個孔模型圖模擬試驗 根據方案中護板的尺寸和現場管道規格，按照相同的比列制作模型，進行模擬試驗。試驗數據結論通過上述試驗得知：開4個孔時不能

10、用于直徑25mm、89mm的管道，開6個、8個孔都能滿足直徑219mm以下的管道。但開孔數過多增加了施工量，也影響了護板的牢固。從各方面考慮，小組最終選擇了“開6個孔”。 制表：桑寧陽 2013.05.302.連接部分連接部分的設計，從材料的選擇、固定方法和部件長短三個方面提出方案進行優選材料選擇固定方法連接部分材料選擇提出兩種思路：連接板材料角鋼 扁鋼表8：兩種材料對比 名稱角鋼扁鋼實物力學性能受力分析以下是對連接板承重進行分析：1、現已知支架適用的最大規格為219mmx7mm，本項目預制管道的長度一般不會超過9m，碳鋼的密度為7.85g/cm3（不銹鋼和合金鋼也相近）；2、管道橫截面積S=

11、*直徑*長度=3.14*219mm*9000mm=6188940mm2;3、管道的重量M=面積*厚度*密度=6188940mm2*7mm*7.85g/cm3=340.1Kg;4、支架應承受重力G=重量*9.8N/Kg=3332.98N;5、連接板的面積S=重力/抗拉強度，使用角鋼屈服強度為335MPa，最小面積為10mm2；使用Q235扁鋼屈服強度為235MPa，連接板最小面積為14mm2。兩種材料在面積較大的情況下均能使用。經濟性費用高，市場報價約4.12元/米費用低，市場報價約1.59元/米美觀性不美觀 較美觀結論 從力學性能、經濟性和美觀性綜合考慮，小組最后選擇采用“扁鋼”作為連接部分。

12、制表：桑寧陽 2013.06.03在固定方法選擇上，因支撐護板與底座使用的焊接方法組合，所以連接板也使用焊接方法。 3.滾動部分 滾輪選擇橡膠輪碳鋼輪不銹鋼輪1）在滾動輪的選擇上，小組同樣提出了三種思路：針對以上三種設計思路，小組進行分析了細致的分析：表10：橡膠輪碳鋼輪不銹鋼輪實物規格直徑為55mm直徑為55mm直徑為55mm重量60g/個100g/個110g/個 價格11元/個15元/個20元/個抗壓性良好良好良好抗磨性較差良好良好成品保護長時間使用容易被污染，間接的破壞了管道的成品保護。長時間使用會銹蝕，與不銹鋼管道接觸容易造成污染，嚴重影響成品保護。適用范圍較廣其它使用周期較短，要及時

13、更換。長時間的銹蝕影響了支架的美觀。使用周期長，外形美觀。綜述 經過對三種滾動輪的對比發現：橡膠輪雖然具備重量較輕、價格便宜等優點，但在抗磨性及成品保護上較差；碳鋼輪雖然在抗壓性、抗磨性等性能上良好，但使用過程中容易生銹，影響成品保護和外形的美觀；而不銹鋼輪在性能上不僅具備良好的抗壓性、抗磨性，且外形美觀，在成品保護方面也無任何影響。結論綜上所述，小組決定滾動部分選用不銹鋼輪。制表：孫克青 2013.06.152）固定軸由三個部件組成：套管固定軸緊固件主軸表11：各部件的分析表部件名稱圖片 作用材料選擇主軸為滾動輪提供滾動渠道。直徑為20mm的圓鋼，兩端進行套絲處理。緊固件對主軸兩端進行固定。

14、選用M18的不銹鋼螺母。套管限定滾動輪活動范圍，避免滑動輪因擺動帶來的磨損。直徑為25mm的不銹鋼小管。 制表：桑寧陽 2013.06.20固定方法管道固定法滾輪固定法2）為了防止管道滾動過度，小組提出了兩種方案：表12名稱管道固定法滾輪固定法模擬圖原理在兩個滾輪間加上阻擋物，限制滾輪活動通過緊固滾動輪，達到限制滾輪活動的目的可操作性支架在變徑時，滾輪間距變化，阻擋物的規格也要隨著變化。不受變徑的影響，且操作簡單安全性阻擋材料斷裂，造成安全隱患安全性能較高經濟性阻擋物要承受很大的壓力，所以材料的要求很高，造價昂貴。使用螺栓緊固，十分便宜美觀性在滾輪間加裝阻擋物，十分不美觀 較美觀結論從可操作性

15、、安全性、經濟性、美觀性上，小組決定采用滾輪緊固法。制表：孫克青 2013.06.224.對口部分 針對此支架的局限性，小組成員集思廣益，加裝管道對口部分。在該部分結構選擇上小組提出了兩種方案：對口平臺折疊式支撐平臺升降式支撐平臺 表13名稱折疊式支撐平臺升降式支撐平臺模型圖原理使用金屬折合頁把對口平臺連接到支撐護板上，平臺下方加裝一個用螺絲連接、可拆卸的支撐桿。在支撐護板上加裝導槽，平臺下方加裝調節桿。通過調節桿的活動，實現對口平臺的上下滑動。可操作性結構簡單，易操作結構簡單，易操作穩定性與支撐護板連接點只有一個，穩定性較差與支撐護板連接點有兩個，穩定性較強實用性不能根據管件的長短進行調節，

16、適用范圍較窄，實用性較差?？筛鶕芗拈L短調節平臺的高度，保證了管件對口的質量，實用性較強。結論從可操作性、穩定性、實用性上，小組決定采用升降式支撐平臺。制表：桑寧陽 2013.06.25從上圖可知，對口部分主要由對口平臺、調節部分和導槽組成。對口平臺是為彎頭、三通等管件的組對和焊接提供平臺，解決了施工中因焊接角度帶來的施工難題。小組在平臺材料選擇上提出了三種方案并分別論證 平臺材料選擇聚乙烯板碳鋼板不銹鋼板表14：三種方案對比 名稱聚乙烯板碳鋼板不銹鋼板實物經濟性 14元/（厚度為4mm） 24元/（厚度為4mm） 31元/（厚度為4mm）堅固性熔點較低，堅固性較差良好良好實用性長時間使用易

17、磨損，且很難與調節部分進行連接長時間會銹蝕，不適用于不銹鋼對口、焊接。不易磨損，能用于不銹鋼和碳鋼管的對口、焊接結論從經濟性、堅固性和實用性考慮，小組最后選擇使用不銹鋼板。制表：桑寧陽 2013.06.29調節部分是由三根調節軸、一個調節輪和一個調節三通組成，該部分中的豎軸與平臺焊接在一起，這樣就可以通過調節豎軸來實現平臺的上下滑動。在選擇調節軸材料時，小組進行了兩種不同方案的分析：調節軸材料方鋼圓鋼表15：兩種方案對比 名稱方鋼圓鋼模型圖經濟性3.85元/Kg3.56元/Kg堅固性抗拉強度為375-500MPa，很堅固抗拉強度為350-500MPa，很堅固美觀性較差較好實用性上下滑動時容易卡

18、住上下滑動順暢結論小組最后選擇了圓鋼作為滑動軸。 制表：桑寧陽 2013.07.01導槽是使用角鋼制作，主要作用是為平臺上下滑動提供滑動渠道。從表10的分析中得知角鋼的力學性能很好，且角鋼結構簡單、易操作，十分實用。（3） 確定最佳方案通過分析論證試驗，我們確定了滾動焊接支架最終方案，以下是方案設定的分解圖：圖4 制圖：桑寧陽 2013.07.05五、制定對策1、方案的分解為制定出切實可行的對策，小組成員首先對實現方案的各個環節進行了細化：圖5:方案分解系統圖 制圖：桑寧陽 2013.07.102、 制定對策表小組根據“5W1H”原則，制定出了詳細的對策表：表16序號對 策目 標措 施完成時間

19、地點負責人1圖紙準備繪制滾動焊接支架圖紙圖紙經過會簽、會審，標注明確。1、 繪制焊接支架圖紙。2、 進行圖紙會審。07.20項目部桑寧陽2材料準備外購達到圖紙設計性能要求。1、 提材料計劃，提交到物資公司。2、 對領到的材料進行驗收07.27物質公司桑寧陽3加工制作下料尺寸偏差±2mm1、 固定部分底座下料和護板的下料2、連接部分連接鋼板下料3、 滾動部分圓鋼和套管下料4、 對口部分組裝平臺下料調節支架下料導槽下料08.08預制車間馬國良開孔、打磨偏差±0.5mm 固定部分 支撐護板開孔08.10預制車間馬國良組合焊接牢固、滾動順暢1. 先將各部分組對2. 對不合適部分進行

20、調整3. 調整合格后，進行焊接08.13預制車間岳耀峰馬國良刷漆各部件均勻涂刷對以上各部件進行刷漆08.15預制車間馬國良4現場應用試用1、 能夠適用于中小徑管道焊接過程；2、 各部分正常工作1、 進行安全技術交底培訓2、 現場應用的指導3、 在陽江核電工程使用08.20到現在施工現場張開峰孫瑞升孫克青張道旺岳耀峰馬國良制表: 桑寧陽 2013.07.15六、對策實施對策實施一：圖紙準備方案選定后，小組安排專人對該支架進行圖紙繪制，繪制完成經過審核，“FOR USE”后方可進行下一步工作。圖6制圖：桑寧陽 2013.07.20對策實施二：材料準備小組成員先查找施工余料和廢料場，找到一部分可用材

21、料，其他均提出物資采購計劃，由物資公司采購，于07.27已到位。 55mm的不銹鋼滾輪 M18的螺母 10槽鋼25mm的鋼管 8的鋼板 角鋼150mm*300mm的不銹鋼板 20mm的圓鋼 目標實施檢查：材料采購到位后，檢查滾輪直徑為55mm，螺母為M18，10槽鋼及鋼板（=8）等材料長度、尺寸均符合要求，且采購物品皆有相應的合格證書。對策實施三：加工制作 1.固定部分與連接部分下料、組裝使用無齒鋸下料使用氣割下料 下料完成底座與護板進行組對固定與連接部分焊接 組裝完成 ，進行打磨 2.滾動部分與對口部分的組裝下料后的固定軸、套管 購買的螺栓和滾輪 滾動部分組裝制作的調節軸 不銹鋼板 對口部分

22、組裝 3.支架刷漆 目標實施檢查：經過驗收發現，施工人員能夠按照設計尺寸進行下料，各零件尺寸與裝置整體安裝效果均與圖紙相符，焊縫高度及表面質量均符合要求，以下是驗收記錄：表17對策實施四：現場試用使用該支架焊接完成的焊口將管件放到支架上組對、焊接，通過滾輪的轉動來實現管道滾動焊接目標實施檢查：經檢查使用該支架組對的管件內壁齊平、錯口值不大于1mm，符合規范要求。七、 效果檢查 一）目標值檢查 2013年9月份小組正式將制作的十套支架投入到現場中小徑管道焊接中，施工的10名焊工工作量的統計，如下：表18制表: 桑寧陽 2013.12.03 從表中可以看出：該支架能夠滿足于25到219mm的中小徑管道焊接。 9月份到次年3月份，10名焊工平均單人每日完成焊口數對比統計如下：表19制表: 桑寧陽 2013.12.04從表中可以看出：使用該支架后單人每日完成焊口數均大于6只。小組還對支架使用前后焊口一次合格率進行分析：表20從表中可以看出：焊口一次合格率保持在98.5以上。從以上三方面可以得出結論：此次QC小組活動預期目標圓滿完成。二）經濟效益本次小組活動的經濟效益，主要體現在工作效率的提高上。 因