SAWL 钢管生产线夹渣缺陷分析与对策

梁 栋，苏 志，范 锋

（渤海装备南京巨龙钢管有限公司，江苏南京 210061）

1 现状调查

对某SAWL 生产线2020 年度的夹渣缺陷情况进行统计，焊接一通率平均为93.57%，而在6.43%的焊接缺陷率中，夹渣缺陷率平均达到4.0%（图1）。其中，夹渣缺陷以管端居多，管尾（钢管西端）的缺陷占比最高。钢管东端（切除）、钢管西端（切除）和钢管中间（补焊）的故障率分别为16%、54%和30%。

图1 2020 年夹渣缺陷率统计

2 原因分析

钢管焊接产生夹渣缺陷的原因有很多，除了焊接参数以外，生产线上还有很多工序可能造成夹渣缺陷。从人、机、料、方、环等5 个方面分析，得出夹渣缺陷的主要因素（图2）：造成夹渣缺陷的末端原因共有8 个，其中设备故障为不可控因素，预焊和修补岗位同属原因，因此将其余6 个末端原因收集，并采用验证、现场调研、统计分析等方法对末端原因进行确认。

图2 导致钢管夹渣缺陷因果图

针对导致钢管直线度超标的因果图，进行逐一确认，并做出要因确认计划表（表1）。

表1 要因确认计划表

针对造成钢管夹渣缺陷要因确认计划表的末端因素，进行逐一确认，过程如下：

（1）钢板板边平度（波浪弯）超标因素确认。在生产的3 个规格中随机抽取200 张钢板进行板边平度的测量，抽样范围内的100%的钢板平直度符合工艺要求范围，即平度≤10 mm/（2 m）。属于非要因。

（2）引熄弧板焊接操作不当因素确认。在生产的3 个规格中随机抽取180 张钢板进行引熄弧板焊接质量检查，岗位员工均使用引熄弧板焊接专用工装焊接，焊接后的引熄弧板符合工艺要求。属于非要因。与钢板侧边平行度、与钢板上下表面错边、与钢板侧边错边和是否使用焊接工装的合格率分别为98%、98%、99%和100%。

（3）铣边机焊接坡口不均匀因素确认。在生产的3 个规格中随机抽取180 张钢板，进行焊接坡口质量检查，坡口尺寸符合工艺要求。属于非要因。

（4）预焊质量差、预焊修补质量差因素确认。预焊质量较差，预焊修补岗位在修补后，没有严格执行焊缝修磨圆滑过渡，存在高低焊缝没有修磨，容易造成外焊时电流、电压波动，产生焊接缺陷。钢管内壁存在焊瘤没有修磨，此类焊瘤较小，不会造成内焊停弧搭接，但是很容易产生焊接夹渣缺陷，因此必须清理干净。预焊焊缝缺陷如图3 所示，属于要因。

图3 预焊焊缝缺陷图

（5）焊接工艺优化不足因素确认。对2020 年1—12 月份的焊接一通率进行统计（图4），可知在当前的焊接工艺指导下，2020 年焊接一通率可达到93.57%。虽然工艺可靠性和指导性较好，但是还能够继续再优化。属于非要因。

图4 2020 年1—12 月份焊接一通率情况统计

（6）培训效果差，岗位员工对工艺要求不理解不能有效执行因素确认。查阅2020 年4 月至2020 年12 月培训记录，班组全体员工平均每3 个月培训一次（其中包括新转岗人员），理论知识与技能培训各占50%，通过培训，考试成绩达到80 分以上的占97%，员工技术水平逐步提高。属于非要因。

3 制定对策

通过要因确认将主要问题进行逐条梳理，为寻求应对措施，对要因中的影响因素进行逐条分析，得出对策方案（表2）。

表2 对策评价选择表

4 对策实施

（1）攻关小组在确定预焊及预焊修补岗位执行修磨等措施为要因后，展开讨论：预焊岗位在工艺参数范围内，调整机架高度，4#、5#缸角度及伸出量，记录相应参数，尤其生产换规格以后，要求调整合适在进行批量生产。预焊修补岗位在修补后，没有严格执行焊缝修磨圆滑过渡，存在高低焊缝没有修磨，容易造成外焊时电流、电压波动，产生焊接缺陷。在调整机架高度及4#、5#缸角度后，对比对策实施前后预焊后管尾及熄弧板的合缝及焊接情况，修补岗位严格要求以后效果显著提升。

（2）攻关小组在确定优化焊接工艺参数为要因后，展开讨论：针对若干项目制定了相应的优化对策，从电流、电压、线能量、焊速、焊丝焊剂匹配等方面进行优化，并在对策实施后对焊接质量进行统计（表3）。

表3 工艺参数调整

特别是在某LNG 外输管道项目经过讨论，制定表4 工艺工艺参数，实施效果显著，焊接一通率96.87%、切除率1.53%，比较前期平均缺陷提升显著。调整后的焊缝形貌理想，焊缝外观无损缺陷较低、理化性能合格，调整的参数很合适。

5 项目取得成果及应用效果

（1）对2021 年3—8 月份的焊接质量进行统计，一通率（平均95.21%）提高1.64%、切除率（平均3.51%）降低0.95%、夹渣缺陷（平均2.61%）降低1.39%，效果明显（表4）。

表4 2021 年焊接缺陷率统计

（2）焊接质量的提升，降低焊接缺陷的概率和管端切除率，提高了生产效率，降低质量成本，尤其是在大口径、大壁厚的钢管时，效率提高相当显著。

（3）钢管管端的焊接缺陷，对于钢管制造厂家是材耗和效率的损失，而对于钢管的最终用户来讲，施工现场将钢管对接环焊，输送过程中环焊缝及附近区域是极其容易失效的环节，因此管端的焊接质量是关系到钢管是否能够安全服役的关键要素。