Меры по совершенствованию сварочных производств на предприятиях Беларуси
Современные сварочные технологии, с помощью которых создаются неразъемные соединения, широко применяются на каждом предприятии при выпуске продукции, а также при ремонтных и восстановительных работах. Сварка сегодня и в обозримом будущем – единственный быстрый и качественный способ обработки (резки и соединения) металлов и неметаллов.
В сварочном производстве (СП) республики занято более 200 тыс. рабочих, ИТР и обслуживающего персонала, а также более 14 тыс. квалифицированных сварщиков. По данным статистики, доля национального продукта, изготовленного с использованием сварочных и родственных технологий, составляет более 50%. Сварка и подобные ей процессы (пайка, наплавка, резка, термические способы защиты металлоизделий и др.) являются базовым технологическим процессом материального производства современного общества, поэтому развитие этого направления является приоритетным для всех стран.
Сегодня сварочное производство работает в условиях, когда промышленность, строительство и другие отрасли переходят от выпуска массовой и крупносерийной продукции к серийному, мелкосерийному и единичному производству. Кроме того, действуют такие факторы, как демографический спад, текучесть кадров, непрестижность сварочной профессии. Парк оборудования физически и морально устарел, а износ основных фондов составляет 75–80%. При этом коэффициент загрузки оборудования на ряде предприятий составляет 40–45%. Неудовлетворительно обстоят дела и с применением структуры способов сварки на предприятиях. Прогрессивные технологические процессы составляют 10–15% от общего объема сварочных работ. Робототехнические комплексы и модули внедряются в очень ограниченном количестве. Так, в период 2007–2009 годов внедрено не более 20 единиц, в то время как в странах Африки только за 2007 год – 435 единиц.
Являясь межотраслевым, сварочное производство перерабатывает более 70% всего металлопроката республики, а продукция сварочных и родственных технологий стала массовой. От качества, прочности, герметичности и работоспособности соединений во многом зависит качество выпускаемой ремонтной и восстанавливаемой продукции, сокращение числа техногенных аварий на производствах.
Вместе с тем уровень производства сварочных работ, качество сварных соединений по-прежнему остаются низкими. В то же время за рубежом практика, философия и идеология в отношении качества продукта постоянно развиваются и совершенствуются.
Стратегия и практика качества
Поиск решений проблемы качества на рубеже 90‑х годов завершился созданием мощной стратегии, укладывающейся в трех словах: Total Quality Management (TQM) – всеобщее управление качеством, или тотальное управление на основе качества.
Основными принципами стратегии TQM, в отличие от предшествующей TQС (Total Quality Control), являются следующие:
• ориентация только на потребителя,
• признание человеческого потенциала работников основной ценностью предприятия,
• постоянное совершенствование технологии.
Фирмы, взявшие на вооружение эти принципы, отличаются высоким качеством продукта и экономическим успехом. Во многих странах (Япония, Англия, Германия, Швеция и др.) концепция TQM считается идеей национальной значимости.
Вышеуказанные принципы актуальны и для современного сварочного производства Беларуси.
Непонимание и недооценка важности технологических процессов сварки ведет к снижению качества, а в целом – к отставанию и даже деградации сварочного производства и экономики.
Квалификация, профессиональное мастерство рабочих и специалистов.
На рис. 1, 2, 3 представлены количественные и качественные характеристики сварщиков, занятых на сварке, их возраст, разряд, а также стаж работ по механизированной сварке (А), аргонодуговой сварке (Б), ручной дуговой сварке (В).
Количественные и качественные характеристики способов сварки (А, Б, В) и сварщиков распределились следующим образом:
1. «А»: возраст сварщика в основном – до 40 лет (до 30 лет – 44%, с 31 до 40 лет – 40%), основные разряды – 5‑й (38%) и 6‑й (30%), стаж работы 5–15 лет. Производилась сварка пластин, находящихся в вертикальном положении, при этом выполнялись вертикальный и горизонтальный швы;
2. «Б»: основной возраст сварщиков – до 50 лет (30 лет – 21%, 40 лет – 46%, 60 лет – 25%). Основные разряды – 5‑й (29%) и 6‑й (58%), стаж работы 5–15 лет. Производилась сварка труб из нержавеющей стали, имеющих диаметр 45 мм и толщину 4 мм, находящихся под углом 45˚ в неповоротном положении.
3. «В»: основной возраст сварщиков – до 50 лет (до 30 лет – 28%, до 40 лет – 42%, до 50 лет – 28%), разряды – 5‑й (33%) и 6‑й (53%), стаж работы – 5–25 лет, в частности 10–15 лет – 51%). Производилась сварка труб, имеющих диаметр 57 мм и толщину стенки 3,5 мм, находящихся под углом 45˚ в неповоротном положении.
Участники конкурса получили образование в следующих учебных заведениях:
• ПТУ – 70%,
• среднее – 17%,
• техникум – 7%,
• вуз – 3%.
Лучшее соотношение по возрасту у сварщиков категории «А», занятых механизированной сваркой: количество рабочих в возрасте до 30 лет составляет 44% от общего числа. В то время категории «Б» (аргоновая сварка) и «В» (ручная дуговая сварка) отличаются недостаточным числом молодых сварщиков в возрасте до 30 лет, соответственно 21% и 28%. Примерно такое же соотношение сварщиков по возрасту наблюдается на действующих предприятиях, заводах и строительных организациях.
Сегодня проблема привлечения в сварочное производство молодежи, оканчивающей учебу в школах, наиболее актуальна. Необходимо существенно обновить и укрепить образовательную базу, улучшить теоретическую и практическую подготовку сварщиков в ПТУ, колледжах, лицеях, учебных комбинатах, поднять и укрепить престижность сварочной профессии.
f – относительная накопленная частота различных дефектов.
Количество сварщиков: А – 312, Б – 90, В – 360.
1 – непровар в корне шва (Нк) протяженностью до 10 мм;
2 – непровар в корне шва (Нк) протяженностью от 10 до 50 мм;
3 – непровар в корне шва (Нк) протяженностью от 50 до 100 мм;
4 – дефекты формы шва (Фш);
5 – дефекты поры (шлак) П (ш);
6 – дефекты типа подрез и смещение кромок (Пд, См);
7 – прочие дефекты (Пр).
Профессиональный уровень и квалификация сварщиков
Необходимо создать в республике эффективную систему подготовки и аттестации рабочих и ИТР, полностью гармонизированную с международными нормами. Такая система не должна быть высокозатратной для предприятий и заводов, однако достаточно эффективной и прозрачной. Следует до 2012 года привести в соответствие нормы аттестации в Беларуси, согласовать их с нормами России и Украины и к 2013 году разрешить проблему дефицита специалистов, в том числе рабочих сварочного производства.
Актуализация нормативной базы
Процесс формирования и совершенствования нормативной документации слабо регулируется в сварочном производстве. Современный подход к организации разработки нормативной документации должен быть дифференцированным по отраслям промышленности, при этом должны учитываться характер сварной конструкции и условия ее работы. Применяя аутентичные переводы международных или европейских стандартов, невозможно мгновенно поднять уровень сварочного производства. Необходимы кропотливая подготовка и затем разработка общенациональных стандартов и стандартов предприятий.
В практике сварочного производства применяется около 1 700 различных нормативных документов. Большинство из них устарело и требует переработки, в частности гармонизации с действующими международными и европейскими стандартами.
Вопрос перехода на новые, гармонизированные, стандарты является наиболее важным для адаптации к международным и европейским нормам.
Металлоемкость сварных конструкций, масса наплавляемого металла
Сегодня также актуальна проблема совершенствования сварных конструкций – снижения металлоемкости и массы наплавленного металла. Совершенствование – это, прежде всего квалифицированная конструкторско-компьютерная разработка проектов подготовки производства и сопровождение процессов. Уже на стадии проектирования и подготовки производства может быть достигнуто снижение металлоемкости до 20–30%. Снижение металлоемкости сварных конструкций и повышение прочности соединений возможно за счет снижения объема наплавленного металла, замены обычных низкоуглеродистых сталей легированными сталями средней и высокой прочности (500 и 800 МПа), компьютерных расчетов по снижению напряжений и деформаций в зонах растяжения и сжатия. Главной задачей этого направления деятельности является создание высокоинтеллектуальных компьютерных центров конструкторско-технологической подготовки производств.
Применение легированных сталей высокой прочности взамен низкоуглеродистых позволяет на 20–25% снизить массу металлоконструкций и наплавленного металла. За счет оптимальной разделки кромок и снижения выпуклости шва, масса наплавленного металла снижается до 10–25%.
Структура способов сварки
Сегодня около 60% объемов сварки выполняется с применением ручной дуговой сваркой (РДС) покрытыми электродами. Замена РДС механизированной сваркой в смесях защитных газов с проволокой диаметром 0,8–1,2 мм позволяет добиться следующих результатов:
• сэкономить электроэнергию до 40–45%;
• снизить потери электродного металла в 1,5–2,5 раза;
• повысить производительность сварки на 15–20%;
• улучшить качество сварного соединения и его товарный вид.
Внедрение и расширение способов контактной стыковой сварки, сварки трением, электроннолучевой, плазменной, лазерной, холодной сварки на основе композиционных материалов и др. позволит снизить затраты и обеспечить энергосбережение, а также качество и товарный вид продукции. Применение этих способов в десятки раз снижает потребление электроэнергии.
Структура способов сварки, представленная в табл. 1, требует больших затрат, а ее технологии не обеспечивают надлежащего качества и производительности. На современном этапе развития сварочного производства оптимальна следующая структура:
• ручные способы сварки ~20%;
• механизированные ~60%;
• автоматизированные ~15%;
• другие ~5%.
Структура парка сварочного оборудования
Замена сварочных преобразователей, трансформаторов и др. устаревшего оборудования сварочными выпрямителями позволит обеспечивать экономию электроэнергии до 40–45%. Еще большая экономия электроэнергии (до 55%), цветных (до 20%) и черных (до 30%) металлов возможна при внедрении современных инверторных источников тока, позволяющих управлять электрической дугой и тем самым обеспечивать высокое качество сварных соединений.
Оборудование для ацетилено-кислородной сварки и сварки газами заменителями не учтено (~1%).
Структура парка сварочного оборудования, как и структура дуговых способов сварки, на сегодняшний день неудовлетворительная (см. табл. 1, 2).
Сварочные материалы
Современный рынок сварочного производства достаточно насыщен и позволяет закупать качественные сварочные материалы: электроды, сварочную проволоку, флюсы, газы и т. д. Однако необходимо, подбором и закупкой материалов занимался профессионал, так как при этом требуется учитывать химсостав свариваемого металла, проверять сварочно-технологические свойства материалов, правильно хранить их и оберегать от сырости и повреждений в процессе сварки, осуществлять их прокалку перед употреблением. К сожалению, сварочные электроды, выпускаемые предприятиями республики, не обеспечивают качества сварных соединений в основном по причине своих неудовлетворительных сварочно-технологических свойств. В Беларуси отсутствуют предприятия, выпускающие сварочную проволоку диаметром 0.8, 1,2, 1,6 мм марки св08 г2 с. Кроме того, не выпускается и не применяется сварочная порошковая проволока – наиболее эффективный вариант технологического процесса.
По материалам доклада Л. С. Денисова., доктора технических наук, профессора кафедры «ПМ, С и ТМ» БНТУ, председателя НП секции «Сварка и родственные технологии»