Формирование качества сварочных работ

Известно, что условия сварочных работ характеризуются большой степенью неоднородности, что не позволяет с ходу использовать аппарат теории вероятности и математической статистики для научно-обоснованного исследования и анализа процессов. Необходимо предварительно установить однородные статистические совокупности сварных соединений (Бс) на предприятии и обеспечить репрезентативность установленной выборки и достоверность информации о дефектности по анализируемым объектам сварочных работ (следует ввести единицу Бс сварное соединение (стык) или участок стыка).

Элементы производства и их группы для каждой совокупности должны изменяться незначительно и образовывать i‑ю статистическую совокупность стыков. Количество единиц продукции Ni, входящих в совокупность, представляет объем стыков, сваренных в течение одного года, квартала и т. д. Для проведения анализа и измерения качества рекомендуется на предприятии устанавливать измерители – показатели качества Бс стыков и участков. Показатели должны быть универсальны и просты при измерениях и расчетах.

Предварительно необходимо провести общий анализ производства (затраты на подготовку производства, материалы, оборудование, исправление брака и т. д.). В условиях рыночных отношений существенно возрастает роль экономики сварочного производства с его сложной и многоплановой структурой, которая включает такие элементы, как:

• подготовка профессиональных кадров;
• сварочное и вспомогательное оборудование;
• свариваемые металлы и конструкции;
• сварочные материалы;
• нормативная и техническая подготовка производства;
• сборочно-сварочные технологии;
• термообработка и упрочняющие технологии,
• контроль и оценка качества сварных соединений;
• нанесение упрочняющих и защитных покрытий и др.

Массовое производство сварных соединений должно отвечать требованиям надежности, прочности и герметичности, так как от качества соединений зависит качество выпускаемой продукции, а также качество ремонтируемых и восстанавливаемых изделий и сооружений.

На многих предприятиях сложившаяся структура способов сварки в целом непрогрессивна и ориентирована на количество в ущерб качеству. Такой подход к производственному процессу отрицательно влияет, в первую очередь, на технический уровень и состояние технологии сварочных работ, расход энергоресурсов, металлоемкость процессов, снижение трудозатрат, рост производительности, качество сварных соединений. Применяемые технологии дуговой сварки, используемые СП, рассматриваются современными специалистами как низкоэффективные и устаревшие. Кроме того, действуют такие отрицательные факторы, как большой объем ручных способов проведения работ, сварка с применением СО2 вместо смесей и т. д.

По данным исследований и расчетов показателей качества, наибольшие потери качества происходят, в первую очередь, в результате неудовлетворительного состояния и соответственно отрицательного действия пяти доминирующих факторов сварочного производства, таких как:

1) квалификация и мотивация исполнителя (Фкв);

2) сварочные и свариваемые материалы (Фсм);

3) сварочное оборудование и техоснастка (Фсо);

4) подготовка и сборка под сварку (Фпс);

5) сварочный процесс и его регламент (Фсп).

Указанными факторами на объектах сварочных работ генерируется до 70% всей дефектности, и поэтому основное внимание руководителей производств должно быть сосредоточено, в первую очередь, на этих факторах.

Результаты исследований состояния сварочного производства и объектов сварочных работ, а также оценка наиболее значимых факторов показали, что существуют следующие проблемы:

• низкая квалификация рабочих сварщиков,
• острый дефицит опытных и квалифицированных сварщиков и ИТР по специальности «оборудование и технология сварочного производства»,
• качество сварочного оборудования и материалов,
• подготовка свариваемых конструктивных элементов: их сборка и выдержка всех требуемых регламентов по требованиям ТНПА (угол скоса кромок, притупление, зазор, крепление, прихватки т. д.).

Решение задач по обеспечению качества сварочных работ на основе ИСО‑3834

Это важнейший и актуальный этап каждого предприятия республики, имеющего сварочное производство, обеспечивающий снижение дефектности и техногенных аварий, а также выход на международные рынки и конкурентоспособность. Системы управления качеством должны быть на каждом предприятии, заводе, в каждой организации, выполняющей сварочные работы. Стандарт ИСО‑3834 под общим названием «Требования к качеству выполнения сварки плавлением металлических материалов» включает 6 частей. Стандартом устанавливаются требования к качеству выполнения сварки в цехах и на открытых площадках.

Изготовитель, учитывая критерии опасности продукции и обеспечении качества сварных соединений, должен выбрать один из трех стандартов (ИСО 3834–2, ИСО 3834–3, ИСО 3834–4), устанавливающих различные уровни требования к качеству.

Технологические процессы сварки относятся к «специальным процессам», так как соответствие качества сварных соединений установленным требованиям нельзя в полной мере проверить последующим контролем и испытаниями. Качество готовой продукции должно не проверяться, а обеспечиваться. Это означает, что сварка обычно требует непрерывного регулирования конкретных используемых технологических процессов, и данная функция обеспечивается системой ИСО 3834.

Вместе с тем стандарт СТБ ИСО 3834 не дает методики учета и анализа дефектности, способов определения причин брака (причин дефектности), а также факторно-функционального анализа сварочного производства. Без этой адаптационной методики стандарт не может быть внедрен. Методика крайне важна и необ­ходима для планирования качества, корректировки и совершенствования сварочного производства. Адаптационная методика разработана в трудах инженеров и ученых секции «Сварки и родственных технологий».

Важно отметить, что максимальная эффективность системы управления качеством сварки зависит, главным образом, от управления высшего руководства, его активной роли при внедрении и работе системы.

Ревитализация сооружений, оборудования, трубопроводного транспорта с истекшими нормативными ресурсами эксплуатации

Сегодня это важная задача, включающая необходимость развития в республике технического диагностирования. Качественно выполненная диагностика и качественное восстановление (ремонт) указанных объектов позволят экономить сотни миллионов рублей, снижая при этом риск техногенной опасности и экологического загрязнения. Решение этой задачи должно быть сосредоточено в институтах НАН Беларуси.

На основании проведенных исследований и технического состояния сварочного производства секция «Сварка и родственные технологии» ОО БИО рекомендует предприятиям, заводам, организациям и фирмам Беларуси (в дальнейшем предприятия), выполняющим сварочные и/или родственные технологии, постоянно осуществлять и совершенствовать сварочное производство, решая при этом наиболее актуальные задачи, такие как:

1. Повышение профессионального мастерства рабочих и специалистов.

Необходимо создать на каждом предприятии систему подготовки и повышения квалификации ИТР, сварщиков, слесарей сборщиков с учетом требований международных стандартов (переход на новый качественный уровень развития сварочного производства невозможен без проведения указанного мероприятия; выход на международный рынок требует аттестации сварщиков в соответствии с международными нормами и стандартом СТБ 1063–97).

Необходимо принять меры к усиле­нию мотивации и престижности профессии сварщика. Для этого следует поощрять сварщиков, имеющих высокие производственные показатели, в том числе занявших призовые места в соревновательных конкурсах; повышать квалификационные разряды, награждать ценными подарками, присваивать надбавки к зарплате за качество, за профессионализм, за культуру производства;

2. Актуализация нормативной базы.

Обеспечить упорядочение, актуализацию и полноту действующих нормативов. Создать на предприятии актуализированную нормативную базу по сварочному производству (это главный шаг на пути перехода к мировому уровню развития сварочного производства).

Необходимо принять все меры по внедрению особо актуальных и важных международных стандартов: универсального стандарта по сварке СТБ ISO 3834, СТБ ISO 15607, СТБ EN 1011 и др.; разрабатывать и/или участвовать в разработке необходимых для сварочного производного производства актуальных нормативных документов;

3. Снижение металлоемкости сварных конструкций и массы наплавленного металла.

Принять следующие меры по снижению металлоемкости сварных конструкций:

• произвести замену обычных низкоуглеродистых сталей сталями средней и высокой прочности (400, 500, 800 МПа);
• уменьшить массу наплавляемого металла за счет оптимальной разделки кромок,
• снизить выпуклость (усиление) сварных швов;
• уменьшить катеты швов при переходе на сварку материалов повышенной прочности и/или на механизированную и автоматизированную сварку;
• снизить потери металла на угар и разбрызгивание за счет оптимизации технологических процессов.

Организовать систематическое обучение сварщиков передовым методам труда, в частности по таким разделам, как качество подготовки элементов под сварку, сварка по узкому зазору, управление сварочной дугой и процессом формирования шва, обеспечение бездефектной сварки;

4. Внедрение эффективной структуры способов сварки.

Осуществлять максимально возможный перевод ручных способов сварки на механизированную в смесях защитных газов на основе аргона (Ag + CO2). Заменить защитный газ CO2 смесью указанных газов. Осуществлять перевод механизированных способов сварки на сварку автоматами и робототехническими комплексами. Расширить применение контактных способов сварки, сварки трением, электронно-лучевой, плазменной, лазерной, холодной ремонтной сварки на основе композиционных материалов. Внедрение механизированной и автоматизированной сварки позволит снизить затраты на материалы, потребление электроэнергии, повысить качество соединений и товарный вид продукции;

5. Внедрение эффективной структуры парка сварочного оборудования.

Провести обновление парка сварочного оборудования и оснастки. Заменить старое из­ношенное и морально устаревшее оборудование современными сварочными выпрямительными источниками, в т. ч. проволокоподающими, регулирующими устройствами, и т. д. К 2015 году необходимо внедрить не менее 40% инверторных источников к общему объему сварочного оборудования (экономия электроэнергии 20–25%, цветных металлов до 20% и черных металлов до 30%);

6. Обеспечение качества сварочных материалов.

Выполнять сварочные работы только с применением качественных материалов (электроды, проволока, флюсы, газы и т. д.); проводить проверку качества применяемых сварочных материалов (сварочно-технологических свойств, химсостава и др.); обес­печивать правильное хранение всех сварочных материалов, оберегать их от сырости, повреждений в процессе транспортировки и сварки. Применять обязательную прокалку электродов перед сваркой и герметичные пеналы для хранения электродов у сварщика. Устанавливать оптимальные нормы расхода, учет выдачи и расхода сварочных материалов на объекты;

7. Подготовка к производству сварочных работ.

Выполнять необходимые подготовительные мероприятия перед началом сварочных работ и обеспечивать следующее:

• наличие технологической инструкции и рабочих технологических карт на сварку;
• наличие аттестованной сварочной технологии на сварку конкретных конструкций (СТБ ISO 15607, СТБ ISO 15609);
• наличие проверенных и принятых свариваемых и сварочных материалов, сварочного оборудования, необходимой оснастки и инструментов;
• наличие квалифицированных инженерно-технических работников сварочных специальностей (один ИТР на 5–6 рабочих сварщиков);
• наличие профессионально подготовленных рабочих сварщиков и слесарей сборщиков;
• проведение технического контроля качества сварочных работ и сварных соединений;
• подготовку персонала по технике безопасности и охране труда при выполнении сварочных и дефектоскопических работ;

8. Обеспечение требуемого уровня качества сварки.

Принять следующие меры по поддержанию необходимого уровня качества сварных соединений, а также его непрерывного совершенствования (вплоть до уровня «ноль дефектов»):

• внедрить до 2015 года систему управления качеством на основе международного сварочного стандарта СТБ ISO 3834 на предприятиях, выпускающих продукцию с применением сварочных и родственных технологий, а также применяющих сварку при ремонте, реконструкции и восстановлении технологического оборудования, сооружений и изделий. Внедрение стандарта СТБ ISO 3834 должно стать особо приоритетным мероприятием;
• на действующих сварочных производствах выявлять дестабилизирующие факторы, устанавливать причины брака и разлаженности процессов сварочных и вспомогательных работ, разрабатывать мероприятия по устранению причин брака;
• ввести обучение ИТР и рабочих сварочного производства основам учета и анализа дефектов с установлением причин брака;
• ввести изучение стан­дарта СТБ ISO 3834 как важной специфической деятельности (менеджмента) на предприятии, требующей осмысления проектирования и организации системы управления, применительно к действующему производству;

9. Ревитализация сооружений, оборудования, трубопроводного транспорта и др. с истекшими нормативными ресурсами эксплуатации.

Широко использовать методы восстановления сооружений, технологического оборудования, трубопроводного транспорта и др. с истекшим сроком эксплуатации, при этом применять техническое диагностирование и качественный ремонт.

По материалам доклада Л. С. Денисова, доктора технических наук, профессора кафедры «ПМ, С и ТМ» БНТУ, председателя НП секции «Сварка и родственные технологии» ОО «Белорусское инженерное общество»