浅谈钢制结构管预制阶段的焊接质量管理

杨大虎 白宇晨

【摘 要】伴随海洋工程领域的长足发展，钢制结构管材的加工制造量不断突飞猛进。由于结构管材在海洋平台、油气田钢制结构中需要承受较为恶劣的载荷条件，因此保证结构钢管的焊接质量是重中之重。本文以车间结构钢管预制生产线为基础，以工程项目分包模式为背景，从结构钢管预制阶段的工艺流程入手，着重分析质量管理方面存在的不足，提出建立全面焊接质量管理体系，从人、机、料、法、环等五方面落实焊接质量管理模式，为确保工程施工质量，降本增效提供有力支撑，具有一定的现实指导作用。

【关键词】结构钢管；工艺流程；焊接质量管理

1 前言

伴随能源需求的日益增长，深水海洋平台、近陆油气田的开发建设如雨后春笋。而钢制结构管是构成管廊、桩基、导管架平台的基础，在海洋平台、油气田结构中占据比重达20%～50%，其生产制造量亦呈跳跃式增长。

结构钢管往往需要承受恶劣的载荷条件，在不考虑设计因素、钢板材质因素的情况下，结构钢管的焊接质量对于主结构的使用寿命起着决定性作用。在目前的海洋工程实践中，依据项目建设方或总包方的质量管理要求，主要参照API、AWS等标准及相应国家的船级社规范进行结构钢管的焊接质量管理与控制。

2 结构钢管加工工艺流程

结构钢管加工工艺较为简单，在当前市场环境下已非常成熟，需把握的重点是确保工序衔接有序从而形成流水线作业。现以海工基地钢结构预制车间的制管生产线为基础，介绍结构钢管的基本加工工艺流程，参见图1。

图1 结构钢管加工工艺流程

3 焊接质量管理存在的问题与分析

在钢制结构管的生产制造过程中，普遍存在着仅仅重视项目进度、成本预算，而忽视工程质量尤其是焊接质量的现象，对工程焊接质量的管理带来不小的难度。参考钢结构预制车间近五年来的工程实践，发现焊接质量管理阶段存在的共性问题主要包括以下四个方面：

3.1焊工技能不足导致质量预控不到位。

工人的技能操作水平是决定焊接质量的关键。实际生产中，焊工虽经进场培训并考核合格，仍有部分焊工技能水平十分有限，其施焊的管节焊道外观成型差，无损检测缺陷多，进而引起质量预控失效，给质量目标的实现和施工进度的保障带来负面影响。

3.2 新工艺、新设备的适用性问题。

海洋工程的业务范围具有较大的广泛性，国外工程总包或分包，新设备、新技术和新工艺的应用已是大势所趋。然而在引入新设备、新工艺进行结构钢管制造时，缺少相应的设备操作员和持证焊工，给项目生产造成一定困难；部分焊工虽经培训上岗，但由于缺乏经验，对新设备、新工艺的掌握欠佳，施焊时容易出现较多缺陷。

3.3 焊接质量管控的人力资源投入不足。

工程分包中，分包商往往片面强调生产进度和成本，对焊接质量管理的抓手投入不足，对质量控制及检验人员的人力投入偏少，从而导致施工期间的质量控制力量明显不足，加上部分分包商自检力度不严，得过且过，容易造成焊接质量隐患，当隐患伴随着工序交接而不断累积时，就会为整体质量造成严重影响。

3.4 分包商质量管理人员素质不足。

分包商对焊接质量管理的认识存在误区，在质量管理人员的任用上存在较大的随意性，且素质良莠不齐，主要表现在：平均年龄偏小，工作时间和经验不足，对焊接质量控制要点不明确，时有漏检错检现象发生；有的仅设立兼职质量管理人员，质量控制时有时无，不能对施焊过程进行有效监控；有的文化程度有限，不熟悉日常办公操作，不具备基础的外语沟通能力。

4 建立全面焊接质量管理体系

针对结构钢管质量管理方面存在的不足，结合车间生产实际，引入全面焊接质量管理的概念和模式。其基本方法可以概括为：在焊接生产全过程中，借鉴PDCA循环理论，将计划、实施、检查、处理的四个阶段的方法运用到焊接质量管理中，在循序渐进的过程中使焊接质量达到预期目标[1]。

4.1 健全焊接质量管理体系。

依照质量体系的综合要求，结合焊接作业的特点，重点做好以下几点工作：

成立以生产经理为第一负责人的焊接质量领导小组，以小组为核心，工程师及质检人员为纽带，全体焊工为基础，建立全面质量管理体系。

完善焊接质量控制台账，包括焊工台账、计量器具台账、设备台账、焊材领用记录、施焊记录、自检记录、无损检测返修台账、工序交接单等。

编制质量管理培训、质检培训和焊工培训计划，开展全员培训，开阔质量管理人员的思路和视野，提高质检人员的业务能力，提升焊工的技能水平。建立有效的质量奖惩机制，将焊工焊接合格率考评工作纳入质量管理常态化，以考评办法为依据，以日常焊接合格率统计为基础，全力推进焊工个人质量考评工作的开展，为焊接质量管理铺平道路。

4.2 严格执行质量作业文件的要求。

施工前，质量管控人员必须学习质量标准，对于涉外项目，在掌握国外标准规范和技术要求的基础上，全体焊工要学习关键技术参数、质量控制要素，为质量管理的开展打基础、蓄能力。

施工期间，质检人员要严格执行项目规格书、程序文件， ITP计划等，做好质量“三检”，强化过程控制，达到质量预控的目的。

4.3 积极开展焊接质量审查和管理评价。

根据工程施工进度，积极开展焊接质量审查工作。对施工时暴露出的焊接质量问题进行检查、分析，对收获的质量管理经验进行总结、归纳。

开展阶段性焊接质量评价工作。参照施工工期关键节点，对前一阶段的焊接质量情况、验收合格率情况进行数据汇总，根据统计结果找出焊接质量控制的薄弱点，以便在下一阶段重点监控。

5 施工中全面落实焊接质量管理

生产实践中，落实焊接质量管理就要以建立全面焊接质量管理体系为基础，以结构钢管焊接流程为分步控制点，以人、机、料、法、环等多因素为控制面，分步执行，多管齐下，將质量管理充分落实于钢管生产流程，真正发挥质量管理体系的能效，圆满完成质量控制目标，制造出令业主满意的产品。

5.1 控制影响施焊质量的人的因素。

施工中，人既是质量控制的主体，又是客体。人对焊接质量的影响主要表现在以下几个方面：工程师、质检人员的素质、焊工的实践经验和技术水平、人力资源情况、人的错误行为和违规行为等。工程师、质检人员必须具备较高的文化素质，丰富的焊接生产实践经验，较强的组织管理能力，能够果断、正确地做出决策和采取有效的技术措施，领导队伍按时、保质完成焊接工作。焊工必须经过培训并考察合格方能上岗。施焊前，必须系统学习技术规范和工艺要求，掌握WPS的相关参数和要求；施焊期间，管理人员要对各工种的焊工因才施用、扬长避短，充分调动人的主观能动性、创造性；质检人员对焊工的工艺执行情况进行检查，对完成量和焊接合格率进行跟踪统计；阶段性工作完成后，工程师要对出现的焊接问题进行归纳、分析，对焊工的技能水平进行评价。

5.2 控制影响施焊质量的环境因素。

对结构钢管焊接质量有重要影响的环境因素很多，归纳起来有三个方面：

（1）技术环境，包括湿度、温度、电磁场、作业空间、照明、气象等因素。例如，环境湿度大或温度低时管材焊接前必须预热；CO2气保焊及埋弧焊时远离磁场避免电弧偏吹产生气孔；风雨雪等气象因素下焊接必须采取防护措施；夜间施工的照明亮度对焊接质量影响较大等等。

（2）质量管理环境，包括质量管理体系、质量管理制度、工作制度、质量保证活动等。在当今加工制造领域竞争日趋激烈的环境下，建立并积极落实各项质量管理体系和管理制度对完成焊接质量目标、保障工程质量、塑造企业品牌和信誉方面将产生日益深刻的影响。

（3）劳动环境，主要包括劳动组合、劳动工具、工作面等。在结构钢管预制项目中，工期紧张、任务量大的情况较为普遍，当预制生产线不能满足产能要求且不允许二次转包时，就需要制作临时工装，利用移动埋弧小车进行补充施工，这是增大工作面的常用做法。

各种环境因素不断变化对焊接质量会产生不同程度的影响。为确保工程质量的稳定，保证项目生产正常、有序进行，生产车间和分包商必须根据工程项目的特点和施工的具体条件，采取有效措施，对影响焊接质量的各种环境因素加以控制。

5.3 控制影响施焊质量的方法因素。

方法因素主要是指结构钢管施工组织设计、施工方案、施工技术措施、WPS施工工艺、焊接方法和操作手法、NDT检测方法和措施等。

方法是否得当，直接影响到工程项目的焊接质量，特别是WPS施工工艺是否合理和正确，不仅影响到施工质量，还对施工进度和费用产生影响。因此，在工程开展前，技术质量部门要和生产车间、分包商之间进行技术说明，对施工方案进行详细解读、澄清，不同管理层级之间、部门之间、工程师与焊工之间要做好相应的技术交底；工程施工中，按照既定的施工工艺开展焊接生产，遵循各项检验计划开展质量控制，参照各项管理流程进行全面焊接质量管理工作；工程阶段性完工后，要将质量管理开展情况和质量控制实施情况及时分析、总结，必要时采取纠偏措施，并向生产车间和上级部门做好质量信息反馈。

5.4 控制影響施焊质量的机械和材料因素。

各类型焊机及焊接电源是结构钢管预制必不可少的基础设备。焊接机械设备的选择是否适用、合理，将直接影响工程的质量和进度。生产实际中，主要根据项目造价、业主要求、钢板材质及焊接性能、设备投资计划等选择合适的焊接设备，以期达到焊接质量与设备成本间的平衡。

焊接材料和结构件主要包括焊丝、焊剂、焊条、焊带、原料钢板、钢管、原料气源、仪器仪表、导电杆、导电嘴、计量器具等，它们是焊接作业的物质基础。在材料因素的控制方面，可以从以下几方面加以考虑：

（1）及时收集和掌握材料的信息，结合工程施工进度，跟踪材料供货状况，确保工程的正常施工。对使用量较大的焊材、气源等实行每日填报需求计划的管理制度；对一般焊接耗材实行月度填报需求计划。

（2）对材料进行严格的检查验收，确保材料的质量。对钢制原材料要核对材质检验证书、炉批号等；对计量器具要附有质检证书。

（3）实行材料使用认证制度，严防材料的错用误用。对于所有规格的焊材必须随取随用，采取以包装换成品的一对一管理模式。

（4）严格按照规范标准的要求进行焊接材料及构件的检验、取样，试验操作等检验步骤，这对于提升整体质量大有裨益。

6 结束语

本文在充分结合制管车间焊接质量管理现状的基础上，着重介绍了全面焊接质量管理体系建设的必要性，重点从人、机、料、法、环等五方面阐述了如何推进全面焊接质量管理。百年大计，质量先行，全面焊接质量管理的实施，为工程焊接质量目标的实现奠定了基础，为质量管理的创新发展积累了经验，为广大工程建设服务企业降本增效、可持续发展提供了有力支撑，具有较深的现实指导意义。

参考文献：

[1] 曹艳兵，金宏.如何推进管道施工阶段全面质量管理体系的运行.河北廊坊：石油工程建设，2010.

作者简介：

杨大虎（1986— ），男，河北保定人，助理工程师，2008年毕业于承德石油高等专科学校，主要从事海洋工程领域的技术、质量管理工作。