降低GIS殼體缺陷量

◆湯道飛 黃桂紅 汪美珍 / 文

降低GIS殼體缺陷量

◆湯道飛 黃桂紅 汪美珍 / 文

為持續(xù)改善產品質量，提高顧客滿意度，正泰電氣股份有限公司對外部顧客投訴的關注度不斷提高，每年開展第三方滿意度調查，并將滿意度指標納入績效考核。從2012年GIS（氣體絕緣金屬封閉開關設備）產品外部質量信息統(tǒng)計分析得知，下半年共發(fā)生殼體缺陷投訴多起，遠大于公司的內部規(guī)定要求（GIS殼體缺陷量≤10件/年），給產品質量帶來了隱患，也影響了顧客滿意度。

為此公司領導要求成立QC專項攻關小組進行整改。課題設定為：降低GIS殼體缺陷量。

GIS產品以SF6氣體作為絕緣和滅弧介質，廣泛用于各種形式的輸配電系統(tǒng)中。而GIS殼體又是GIS產品的關鍵零部件，它由法蘭、筒體和支架等附件焊接而成，通過內部充入SF6氣體來檢測焊縫的氣密性。

目標設定及可行性分析

根據(jù)公司內部規(guī)定要求及外部質量信息分析結果，小組將本次活動目標設定為：GIS 殼體缺陷量≤4件/半年，并對目標可行性進行了分析。

小組成員針對2012年7月～12月GIS殼體缺陷情況進行了統(tǒng)計分析，共有缺陷13件其中殼體漏氣缺陷占殼體缺陷量的84.62%；進一步針對殼體漏氣的不同部位統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，支架焊縫漏氣現(xiàn)象又占殼體漏氣問題的81.82%，由此可以看出“殼體支架焊縫漏氣”是造成殼體缺陷量高的關鍵問題。 如果殼體支架焊縫處的漏氣缺陷能夠解決，則GIS殼體缺陷量可降低69.25%（84.62%×81.82%）（即可降低9件），則小組本次活動設定的目標：GIS 殼體缺陷量≤4件/半年可以實現(xiàn)。

針對GIS殼體焊接缺陷，公司領導指定了兩名工藝主管及一名曾獲第五、六屆焊接技能比武一、二等獎的GIS殼體焊接熟練工參加攻關小組，并調配了優(yōu)良的焊接與檢測設備。而小組成員一直致力于GIS 殼體改進工作，在GIS殼體制造工藝、工藝裝備設計、殼體焊接等方面具備了豐富的實踐經驗和良好的團隊精神與創(chuàng)新意識，先后完成了如“提高GB殼體多孔翻邊中心尺寸合格率”、“提高GIS支筒圓弧加工效率”等多項技術工藝攻關課題，曾獲得 “一種裝焊夾具（201120268681.1）”和“一種車床夾具（201220736751.6）”等專利。

因素分析，確認要因

本次活動改進的支架焊接環(huán)節(jié)是將筒體和支架有效連接的重要流程。其工藝流程分為清理、打底焊、填充焊接、滲透檢測等。焊接結構的優(yōu)劣、接頭質量的好壞，直接影響焊縫的氣密性和強度。

小組成員經過討論，應用系統(tǒng)圖對支架焊接漏氣問題進行了原因分析，總共分析出了4個末端因素。

針對這4個末端因素，小組制定了相應的要因確認計劃，明確了確認標準和方法。

要因確認1，化學成分不合格。小組成員對不合格退廠的筒體、支架進行取樣，委托公司試驗站進行化學成分分析；同時，公司還委托外部試驗部門進行了原材料金相分析。從檢測結果來看，原材料的化學成分分析及金相分析與技術要求比對均為合格，判定為非要因。

要因確認2，抗拉強度不合格。小組成員對不合格退廠的筒體、支架進行取樣，委托公司試驗站進行抗拉強度試驗，試驗結果均符合技術要求（樣本：筒 8ZDK.268.086；支架 5ZDK.043.009）。判定為非要因。

要因確認3，支架與筒體板材厚度差別大。小組成員查看了設計圖紙的技術要求：筒體材料（鋁板）厚度要求為8mm和支架材料（鋁板）厚度要求為16mm，兩者相差懸殊。依板材焊接受熱變形的基本規(guī)律，筒體壁厚與彎板料厚懸殊大，焊接時筒體側則受熱偏多，此處成為影響殼體強度的最薄弱部位。經過小組成員論證，判定此項因素為要因。

要因確認4，支架與筒體接觸面小。小組成員對不合格退廠的殼體支架與筒體處的焊縫數(shù)據(jù)進行計算得出焊接長度為880mm，受力面積僅有7680mm2 ，同時經過仿真軟件（ANSYS Workbench），對殼體支架的底架連接處施以兩個方向的外力，分析發(fā)現(xiàn)支架與筒體的焊縫為應力最大位置，判斷此處為薄弱點。小組成員經過論證，判定此項因素為要因。

小組成員經過對末端因素逐項確認，確定了導致殼體支架焊縫開裂的兩個主要因素：支架與筒體板材厚度不均、支架與筒體接觸面小等。

制定計劃，實施對策

根據(jù)確認的兩個要因，小組通過矩陣分析，選擇最佳實施方案，制定了對策表。

對策實施1，原結構中，設計圖紙支架厚度采用16mm為行業(yè)經驗值,相關標準中對支架等零部件無明確要求。小組將支架厚度由16mm改為公司常用規(guī)格12mm，并進行了受力分析，從4個直徑為22的光孔處施加了水平方向的交變力，進行交變載荷運輸顛簸試驗，顯示支架可承重約1.5噸（而筒體自重僅有55kg），實踐證明，能滿足生產需要。

改進后，在筒體厚度不改變的情況下，在筒體與支架之間增加了一層過渡板，板厚為8mm,支架厚度采用12mm，不但有效減少了各焊接件間的厚度差，而且減小了熱輸入不均勻現(xiàn)象，保證了焊接的可靠性。

對策實施2，增加分體式補強板。小組成員通過現(xiàn)場試驗模擬，并結合焊接實際，采取如下措施：

1）在支架處增加4件半圓形補強板。補強板緊貼筒體焊接，采用圓弧形；筒體與支架焊接處有一縱焊縫，需避讓開，所以一處支架上分別增加兩件補強板。一個筒體上安裝兩件彎板，需增加4件補強板。

2）圓弧半徑與筒體外徑一致。圓弧半徑確定：主母線外殼筒體外徑為Φ508mm，為此補強板內徑采用R254mm；厚度的確定：考慮到與筒體焊接時受熱均勻，補強板厚度采用與筒體板厚一致，采用8mm厚鋁板5052-H112；外形尺寸的確定：從增加焊縫長度、受力面積考慮，兼顧殼體安裝手孔位置，預定尺寸為寬度130mm，角度為48度。

小組成員對改進后的結構進行了理論驗證，將改進前后的相關數(shù)據(jù)進行了對比分析，焊縫長度及焊接受力面積均提高了55%。將改進后的彎板、筋板、補強板等零部件與筒體進行焊接試制。焊接過程順利，原有焊接工藝適用于改進后的支架焊接。經檢驗，焊縫外觀滿足質量要求，尺寸符合圖紙要求。

小組將本次活動的成果經公司審批、入庫歸檔保存，并下發(fā)實驗。

通過殼體結構改進并實施，殼體支架焊縫開裂漏氣問題得到了解決。經統(tǒng)計分析，改進后生產的GIS殼體，發(fā)貨及安裝現(xiàn)場無支架開裂漏氣問題的信息反饋。

小組成員總結了PDCA循環(huán)的總效果，對GIS殼體缺陷量情況進行了統(tǒng)計分析，半年內僅發(fā)生2件殼體輕微缺陷的投訴，且為外觀磕碰和尺寸偏差問題，無一例漏氣發(fā)生。遠低于小組目標GIS 殼體缺陷量≤4件/半年。活動目標達成。

這次QC項目中，支架彎板和筋板厚度由16mm改為12mm, 改進后可實現(xiàn)每件材料成本降低82.5元，鞏固期內共節(jié)約了11550元，加之間接經濟效益5萬多元，創(chuàng)造年度經濟效益9.6萬多元。

小組將有效的措施固化成了5項標準文件。

（作者單位：正泰電氣股份有限公司）