U控制图在空冷器管箱焊接中的应用

陈震冰

摘 要：通过对实际生产中U控制图的应用举例，介绍了U控制图在空冷器管箱焊接过程中如何对焊接缺陷进行控制和采取相应的质量改进。

关键词：控制图；缺陷；焊接

美国贝尔试验室的休哈特博士，受到正态概率分布中不同质量特性会下值的概率特点的启示，于1927年发明了控制图，为质量管理从传统的质量检验阶段发展到统计质量控制阶段提供了有效的工具。休哈特博士认为对100%的质量数据实施质量控制是不可能实现的。那么，控制多少质量数据才能实现对过程的控制呢？在μ±3σ范围内包含全部质量数据的99.73%，是绝大部分，如果能够将这99.73%的质量数据控制住，过程就基本实现了受控。1924年休哈特绘制了世界上第一张控制图，此后控制图作为统计过程控制的重要工具得到了广泛应用。控制图可以用来直接控制与诊断过程，是质量管理七个工具的重要组成部分。应用控制图可以对生产过程进行监控，发现异常后查明原因，及时采取措施加以消除。下面结合空冷器管箱焊接工序绘制控制图的实例，介绍一下控制图的应用。

管箱是空冷器管束中的重要部件，管箱焊接过程属特殊过程也是关键过程，其质量特性为[A]级，管箱焊接质量问题将严重影响管束的使用性能。针对这个特殊过程的质量特性的监控公司采用的是无损检测，通常是采用20%或100%X射线检测。针对这个质量特性的统计数据属计点值，数据服从泊松分布。在这里我们采用U控制图（单位缺陷数控制图），它可以用来控制某批产品中存在于产品的缺陷数，如平板玻璃上气泡、电镀件表面的针孔、布匹表面的疵点、电路板的不良焊点、钢板表面的划伤等。U控制图是以确定的单位计量，如每平方米面积上的划伤、每百米长度上的疵点和每件产品上的缺陷数等，所以不论样本大小相等还是不相等，U控制图可以使用。请看某月X光片统计的管箱焊接情况记录。

表1

我们按如下步骤来绘制管箱焊接U控制图：

（1）统计、计算每日的拍X光片总数，因统计数为管箱不同部位的拍片情况（管箱、接管、法兰）且每台箱拍片数量和比例并不相同，所以在此我们将每日生产台数按拍片总数做一转换。按每臺管箱拍片50张，将所拍片量折合为管箱标准台数（取整数）。

（2）统计每日不合格片数与对应日的标准台数，计算出逐日的每台焊接不良品数u，填入数据表中。

（3）根据质量目标规定的合格片数为94%，可计算出■=CL=6/2=3，表示每100张片中允许有6张不合格片，按照第1步骤中的规定即表示每个标准台管箱（50张片）允许有3张不合格片。此处■按实际指标计算得到，而不是用统计样本近似计算，作者认为这样可直接与质量目标相联系起来，更有实际意义。

（4）按公式分别计算每个样本的控制界限，填入数据表。

UCL=U+3■

LCL=U-3■

其中，n为每个样本中标准台的台数，从公式可以看出控制线与每个样本的台数有关，所以每个样本对应不同的控制线。

（5）作分析用U控制图

在坐标纸中绘制出上、下控制线UCL和LCL，并在相应位置标出“平均不良数”。

（6）分析

图中超出上控制界限，说明焊接过程有异常因素，应进行质量分析，具体分析可结合排列图、因果分析图、对策表等。

从控制图可以看出这个月的焊接操作中，第3、9、15、18、25日焊接的不良品数超出了上控制线UCL。当我们在使用控制图时，是即时绘制，不是月底才绘制出全月的曲线，因为这样有利于我们及时采取措施。当我们依据图中提示发现异常时，应该如何采取纠正措施呢？

首先我们应当找出是哪些管箱产生的不良片数最集中，这时我们可以应用排列图找出关键的少数。

然后，我们可以填写调查表，将该管箱的工程号、管箱材质、工艺规程编号、工艺评定编号、焊机编号、操作者钢印号、焊材厂家、材料质量证明书等信息进行收集。

接着，我们应该按照调查表提供信息，请专业技术人员排查分析，此时最合适的工具就是因果分析图，我们应从人、机、料、法、环等因素中找出产生质量问题的症结。这些原因包括：操作者是否具有相应资质、操作者技术培训是否到位、操作者责任心和质量意识是否足够强、焊接工艺是否严格执行、焊机性能是否良好、焊接材料是否合格、母材质量是否合格、辅材质量是否合格、焊接工艺评定是否合格、焊接工艺规程是否理、焊接工艺参数是否合适、焊接操作环境是否适宜等等。

最后，针对找到的问题原因，我们可以编制对策表以规定措施实施负责人和完成日期及具体措施等。当纠正措施涉及到完善图样、工艺规程和管理制度等时，应将其及时标准化、制度化以利于日后执行，而不重复出现类似问题。

总之，通过在统计过程控制中的控制图的使用可以让我们较早发现存在的质量问题，及时采取措施，避免问题的扩散和损失的扩大，充分发挥其在质量改进的作用。