基于DMAIC方法的MPM焊接控制技術(shù)研究

李偉龍 汝國成

摘? 要：文章對(duì)發(fā)電設(shè)備電站鍋爐水冷壁部件MPM設(shè)備和焊接工藝研究，基于DMAIC方法對(duì)MPM焊接控制過程實(shí)施改善，采用流程分析和影響因子識(shí)別，利用圖形分析和回歸分析篩選關(guān)鍵因子，設(shè)計(jì)DOE實(shí)驗(yàn)進(jìn)行因子驗(yàn)證，優(yōu)化關(guān)鍵影響因子參數(shù)，最終針對(duì)性提出綜合性控制措施。

關(guān)鍵詞：DMAIC;MPM焊接;控制技術(shù)

中圖分類號(hào)：TG44? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2020）30-0115-02

Abstract： This paper studies the MPM equipment and welding process of the water-cooled wall parts of power plant boilers， improves the MPM welding control process based on the DMAIC method， uses process analysis and identification of impact factors， uses graphic analysis and regression analysis to screen key factors， designs DOE experiments for factors verification， optimizes the parameters of key impact factors， and finally puts forward comprehensive control measures.

Keywords： DMAIC; MPM welding; control technology

引言

水冷壁管屏是電站鍋爐的核心部件，主要結(jié)構(gòu)型式為鋼管與扁鋼焊接而成，其中大容量機(jī)組水冷壁管屏焊縫總長度可達(dá)萬米以上。為提高生產(chǎn)效率，目前主要應(yīng)用雙面脈沖MAG自動(dòng)焊焊接方法和焊接設(shè)備（簡稱MPM），MPM焊接過程的關(guān)鍵技術(shù)要點(diǎn)是必須保證上下兩面的焊縫質(zhì)量，包括焊縫成形和焊縫外形尺寸控制[1]。而DMAIC方法是一種結(jié)構(gòu)化解決問題的方法，通過界定、測(cè)量、分析、改進(jìn)、控制5個(gè)階段不斷改進(jìn)現(xiàn)有產(chǎn)品或過程，其中，界定是確定需要改進(jìn)的目標(biāo)及其進(jìn)度，測(cè)量是了解現(xiàn)有質(zhì)量水平，分析是找到影響質(zhì)量的少數(shù)幾個(gè)關(guān)鍵因素，改進(jìn)是確立最佳改進(jìn)方案，控制是采取措施以維持改進(jìn)的結(jié)果[2]。

1 定義階段

通過歷史數(shù)據(jù)分析，MPM焊接過程主要有斷點(diǎn)、焊偏、焊瘤、氣孔、咬邊和壓痕缺陷，其中斷點(diǎn)、焊偏和焊瘤缺陷產(chǎn)生概率高，需要浪費(fèi)大量人力物力實(shí)施焊縫返修。因此，研究電站鍋爐MPM焊接過程控制技術(shù)，提高焊接質(zhì)量，具有可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

2 測(cè)量階段

2.1 流程分析

MPM焊接過程宏觀流程是原材料預(yù)處理、管子扁鋼排料、點(diǎn)焊、MPM焊接。詳細(xì)過程流程是扁鋼精整、管子接長、焊口磨平、裝配點(diǎn)焊、焊接工裝準(zhǔn)備、焊接參數(shù)設(shè)定、送料、送絲、配氣、起弧、第一排上槍焊接、第一排下槍焊接、第二排上槍焊接、第二排下槍焊接。通過CE矩陣篩選法，對(duì)各流程輸入因子對(duì)缺陷影響度分析計(jì)算，可識(shí)別出焊口磨平高度、原材料表面狀態(tài)、導(dǎo)電嘴孔徑、焊槍空間位置等18個(gè)影響因子。

2.2 過程控制要點(diǎn)

通過流程分析，識(shí)別出MPM焊接過程如下控制要點(diǎn)：（1）保證原材料存儲(chǔ)環(huán)境，實(shí)施有效防護(hù)、隔離，確保表面無灰塵、油污等污染物;（2）扁鋼和管子尺寸在規(guī)格范圍內(nèi);（3）焊口磨平高度應(yīng)盡量接近于0，同時(shí)保證磨平同心度;（4）規(guī)范墊片、壓塊等工裝使用管理;（5）在長時(shí)間焊接工作后，加強(qiáng)焊槍松緊度;（6）對(duì)焊絲剩余狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，提前更換避免停機(jī)。

3 分析階段

3.1 過程數(shù)據(jù)采集

對(duì)MPM焊接過程進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，收集四組焊槍導(dǎo)電嘴孔徑數(shù)據(jù)、焊接電流、焊接電壓、焊接速度、焊槍空間位置（α、β上和β下）、焊絲伸出長度，對(duì)不同參數(shù)下焊接質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)。

3.2 關(guān)鍵影響因子分析

通過Minitab軟件對(duì)過程采集數(shù)據(jù)進(jìn)行圖形分析，導(dǎo)電嘴孔徑與焊接缺陷數(shù)量呈線性關(guān)系，具有明顯關(guān)聯(lián)性，總?cè)毕輸?shù)與導(dǎo)電嘴孔徑關(guān)系見圖1。

對(duì)過程采集數(shù)據(jù)進(jìn)行Poisson回歸分析，其中回歸分析結(jié)果見表1。

表1 關(guān)鍵影響因子回歸分析結(jié)果

根據(jù)結(jié)果建立Poisson回歸方程為總?cè)毕輸?shù)=exp（Y'），Y'=5.32-0.01228電流1_2+0.01280 電流1_3+0.0330 焊絲伸出長度-0.0405α-0.0428 β上-0.1157β下。

可以得出如下結(jié)論：（1）適當(dāng)加大導(dǎo)電嘴孔徑能夠降低MPM焊接缺陷數(shù)量;（2）焊絲伸出長度、第2組電流、第3組電流、焊槍空間角度α、焊槍空間角度β上和焊槍空間角度β下是顯著因子。

4 改善階段

4.1 DOE實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

DOE試驗(yàn)設(shè)計(jì)法是一種研究與處理多因素試驗(yàn)的科學(xué)方法，為驗(yàn)證6個(gè)顯著因子有效性，尋找最佳條件組合，同時(shí)考慮經(jīng)濟(jì)性，以最少的投入，換取最大的收益，采用部分因子試驗(yàn)，分辨率為Ⅳ，加4個(gè)中心點(diǎn)，總計(jì)實(shí)施20次DOE試驗(yàn)。

4.2 DOE實(shí)驗(yàn)分析

利用Poisson 回歸分析，可以得出如下結(jié)論：焊絲伸出長度、第2組電流、第3組電流、α和β上是顯著因子，并通過響應(yīng)優(yōu)化器計(jì)算，推薦因子參數(shù)為第2組電流230A、第3組電流230A、焊絲伸出長度20mm、焊槍角度α23°、焊槍角度β上15°。響應(yīng)優(yōu)化器試驗(yàn)推薦參數(shù)見圖2。

經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，MPM焊接過程缺陷數(shù)有明顯降幅，關(guān)鍵影響因子參數(shù)優(yōu)化對(duì)策有效。

5 控制階段

針對(duì)性提出過程質(zhì)量控制要點(diǎn)和關(guān)鍵影響因子優(yōu)化參數(shù)，形成有效控制技術(shù)措施，從管理和技術(shù)兩方面入手，形成制造、檢驗(yàn)、工藝各個(gè)環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)化文件，將改進(jìn)措施固化在程序中。

6 結(jié)束語

綜上所述，通過對(duì)電站鍋爐MPM焊接過程進(jìn)行流程分析和影響因子識(shí)別，利用圖形分析和回歸分析篩選關(guān)鍵因子，設(shè)計(jì)DOE實(shí)驗(yàn)進(jìn)行因子驗(yàn)證，有效降低MPM焊接缺陷問題數(shù)量，取得可觀經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)保障電站鍋爐運(yùn)行可靠性。

參考文獻(xiàn)：

[1]邵建明.燃煤發(fā)電鍋爐焊接工藝及裝備展望[J].鍋爐技術(shù)，2014，45（05）：64-67.

[2]劉亦晴.淺談“六西格瑪”在質(zhì)量管理方面的應(yīng)用[J].科技經(jīng)濟(jì)市場，2020（02）：89-90.