風(fēng)機(jī)高強(qiáng)度螺栓FAI（首件檢驗(yàn)）的策劃與實(shí)施

張輝

（東方汽輪機(jī)有限公司，四川 德陽，618000）

0 引言

自2005年一系列風(fēng)力發(fā)電鼓勵政策出臺以來，中國風(fēng)電行業(yè)迅猛發(fā)展，公司緊跟時代步伐，在中國風(fēng)電行業(yè)已占據(jù)重要的地位。由于公司風(fēng)電零部件是利用社會資源在外采購、協(xié)作，存在較高的技術(shù)、質(zhì)量風(fēng)險，所以FAI（首件檢測）的重要性毋庸置疑。風(fēng)機(jī)高強(qiáng)度螺栓是風(fēng)力發(fā)電機(jī)上十分重要的零件，是連接各部件之間的橋梁，盡管高強(qiáng)度螺栓是標(biāo)準(zhǔn)件，但屬外部采購，所以對供方FAI進(jìn)行策劃和實(shí)施是很有必要的。

1 FAI（首件檢驗(yàn)）適用范圍及要求

1.1 FAI的定義

FAI（First Article Inspection）即是首件制造的檢驗(yàn)。原則上當(dāng)操作人員、設(shè)備、材料、工藝等方面發(fā)生了改變的零部件或工序也叫首件。FAI是對首件生產(chǎn)的人、機(jī)、料、法、環(huán)、測生產(chǎn)過程六要素的確認(rèn)，也是對首次制造的零部件或工序從文件的準(zhǔn)備、原材料的檢驗(yàn)、制造過程、產(chǎn)品實(shí)物質(zhì)量、完工報告等方面進(jìn)行檢查，合格后方可進(jìn)行后續(xù)產(chǎn)品生產(chǎn)，防止后期批量不合格品的發(fā)生。長期實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)證明，首件檢驗(yàn)是一項(xiàng)盡早發(fā)現(xiàn)問題、防止產(chǎn)品成批報廢的有效措施。通過首件檢驗(yàn)，可以發(fā)現(xiàn)諸如工夾具嚴(yán)重磨損或安裝定位錯誤、測量儀器精度變差、看錯圖紙、投料或配方錯誤等系統(tǒng)性原因存在，從而采取糾正或改進(jìn)措施，以防止批次性不合格品發(fā)生。

1.2 FAI 的適用范圍

（1）公司內(nèi)首次生產(chǎn)或試制的新產(chǎn)品；

（2）用戶要求FAI的產(chǎn)品；

（3）首次采購、協(xié)作的產(chǎn)品；

（4）供方資格評審報告中評審結(jié)論或簽批意見明確要求對產(chǎn)品或工序做FAI；

（5）供方操作人員、檢驗(yàn)人員發(fā)生改變；

（6）供方生產(chǎn)設(shè)備發(fā)生重大變動，如遷入異地、設(shè)備改造等；

（7）供方產(chǎn)品或工序的材料發(fā)生重大改變；

（8）供方產(chǎn)品或工序的設(shè)計(jì)或工藝結(jié)構(gòu)有重大的改變，如新設(shè)計(jì)方法、新工藝或停產(chǎn)很長時間后重新恢復(fù)生產(chǎn)；

（9）其他文件或規(guī)范有特殊要求或明確規(guī)定，如采購規(guī)范、技術(shù)協(xié)議等。

1.3 FAI的要求

（1）FAI采用三檢制：自檢、專檢及監(jiān)檢。

（2）三檢制：供方送檢的產(chǎn)品必須先由操作人員進(jìn)行 “自檢”，然后由供方檢驗(yàn)員 “專檢”，最后由公司首件檢測小組 （由質(zhì)量、技術(shù)部門組成）進(jìn)行 “監(jiān)檢”，確定合格后方可繼續(xù)加工后續(xù)產(chǎn)品。

（3）首件檢驗(yàn)后是否合格，最后應(yīng)得到首件檢測小組的認(rèn)可，檢驗(yàn)員對檢驗(yàn)合格的首件產(chǎn)品，應(yīng)打上規(guī)定的標(biāo)記，并保持到本班或一批產(chǎn)品加工完了為止 （所有首件產(chǎn)品必須留樣，留作后續(xù)產(chǎn)品對比之用，看過程是否發(fā)生變化，并用記號筆標(biāo)記 “” 以示通過首件檢驗(yàn)）。

（4）首件檢驗(yàn)不合格，需查明原因、采取措施，排除故障后重新進(jìn)行加工、進(jìn)行三檢，直到合格后才可以定為首件。

1.4 FAI的實(shí)施流程

FAI的實(shí)施流程如圖1所示。

圖1 FAI實(shí)施的流程圖

2 風(fēng)機(jī)高強(qiáng)度螺栓FAI策劃

2.1 高強(qiáng)度螺栓的特點(diǎn)及用途

高強(qiáng)度螺栓，指用高強(qiáng)度鋼制造的，或者需要施以較大預(yù)緊力的螺栓。高強(qiáng)度螺栓的性能等級在8.8級以上 （一般為8.8級、10.9級和12.9級等），不能重復(fù)使用，永久連接。高強(qiáng)度螺栓多用于橋梁、鋼軌、高壓及超高壓設(shè)備的連接，這種螺栓的斷裂多為脆性斷裂。

風(fēng)機(jī)高強(qiáng)度螺栓常用于塔筒連接、機(jī)艙裝配連接、葉片連接等，8.8級螺栓原材料一般為35CrMoA，10.9級螺栓原材料一般為 42CrMoA。本文僅介紹42CrMoA的10.9級螺栓，如圖2所示。

圖2 10.9級的風(fēng)機(jī)高強(qiáng)度螺栓

2.2 風(fēng)機(jī)高強(qiáng)度螺栓的FAI的策劃

風(fēng)機(jī)高強(qiáng)度螺栓盡管是標(biāo)準(zhǔn)件，但屬外部采購，且是以批次為單位生產(chǎn)制造，對批次的定義為供方同一時間制造，由同一批次的原材料經(jīng)相同熱處理工藝和加工工藝制作的同一品種、形式、規(guī)格、產(chǎn)品等級和性能等級的緊固件。因此風(fēng)機(jī)高強(qiáng)度螺栓的 “首件”即是 “首批次”。為嚴(yán)格控制供方高強(qiáng)度螺栓產(chǎn)品質(zhì)量，防止發(fā)生批量報廢，對供方實(shí)施首件FAI非常必要。

下面根據(jù)高強(qiáng)度螺栓制造過程特點(diǎn)，策劃制定出風(fēng)機(jī)高強(qiáng)度螺栓的 “首批次”FAI項(xiàng)目及檢驗(yàn)要點(diǎn)。

2.2.1 人、機(jī)、料、法、環(huán)、測生產(chǎn)過程六要素確認(rèn)

人——人員的能力、意識、操作，可以經(jīng)過培訓(xùn)有限提高?；旧纤袓徫坏娜藛T在正式上崗前都需要進(jìn)行培訓(xùn)學(xué)習(xí)，特殊過程人員的培訓(xùn)更為重要。特殊過程包括理化檢驗(yàn)、鍛造、焊接、熱處理、無損探傷、表面處理等過程。其中，理化檢驗(yàn)、焊接和無損探傷的人員需要有相應(yīng)機(jī)構(gòu)或單位系統(tǒng)培訓(xùn)、考試，考試合格后并頒發(fā)國家認(rèn)可的資格證書才能上崗作業(yè)或出具報告。鍛造、熱處理、表面處理等過程的人員則只需要供方內(nèi)部培訓(xùn)并授權(quán)才能上崗作業(yè)。

風(fēng)機(jī)高強(qiáng)度螺栓屬成品采購，生產(chǎn)中涉及需要確認(rèn)人員資格的過程有原材料的復(fù)驗(yàn)、鋼料的鍛造、熱處理、無損探傷、表面處理、檢驗(yàn)人員等。其中原材料的復(fù)驗(yàn)人員、無損探傷人員必須具備國家認(rèn)可的資格證書，其他過程涉及人員有供方內(nèi)部資格授權(quán)書即可。風(fēng)機(jī)高強(qiáng)度螺栓FAI時應(yīng)對上述過程涉及到的人員資質(zhì)進(jìn)行確認(rèn)。

機(jī)——即制造過程涉及的基礎(chǔ)設(shè)施。對于機(jī)械設(shè)備，應(yīng)考慮：生產(chǎn)能力、設(shè)備保養(yǎng)、及時維修維護(hù)。此項(xiàng)在供方評審時是評審的主要項(xiàng)目，F(xiàn)AI時可以過程從簡，檢查一下設(shè)備的保養(yǎng)、維修、維護(hù)記錄即可。

料——生產(chǎn)原材料，形成產(chǎn)品的物資部分，應(yīng)使用合格的或經(jīng)過處理后能夠滿足產(chǎn)品要求的原料，避免因原料問題造成產(chǎn)品不合格。

在風(fēng)機(jī)高強(qiáng)度螺栓FAI時，應(yīng)要求供方提供首批次原材料鋼廠的質(zhì)證書，以及供方對原材料化學(xué)成分、機(jī)械性能、力學(xué)性能等的復(fù)驗(yàn)報告。部分供方對原材料還會進(jìn)行超聲波探傷復(fù)驗(yàn)，此時可要求供方提供首批次的超聲波探傷復(fù)驗(yàn)報告。原材料都應(yīng)做好批次標(biāo)識、防護(hù)，避免混料及保證產(chǎn)品的可追溯性，如圖3所示。

圖3 原材料的堆放要有序，在端部要有標(biāo)識

法——工藝方法，構(gòu)成產(chǎn)品的技術(shù)成分，合理的工藝會降低產(chǎn)品成本，提高合格率，可以說合理的工藝加上正確的生產(chǎn)操作過程構(gòu)成合格的產(chǎn)品。

因?yàn)轱L(fēng)機(jī)高強(qiáng)度螺栓是標(biāo)準(zhǔn)件，又屬于成套采購，故螺栓的圖紙、工藝方法是由供方自行編制，但需得到公司的確認(rèn)，F(xiàn)AI時需要對此類技術(shù)交底進(jìn)行確認(rèn)。

環(huán)——生產(chǎn)環(huán)境，通過對生產(chǎn)環(huán)境的監(jiān)控，可以避免交叉污染，對于現(xiàn)場管理來講，規(guī)范的生產(chǎn)現(xiàn)場代表著安全生產(chǎn)、有序生產(chǎn)。

風(fēng)機(jī)高強(qiáng)度螺栓的生產(chǎn)場所應(yīng)盡量按照 “5S”管理嚴(yán)格要求，即SEIRI(整理)、SEITON(整頓)、SEISO(清掃)、 SEIKETSU(清潔)、 SHITSUKE(修養(yǎng))。特別是對于螺栓后期表面處理后成品的堆放場所應(yīng)整潔、清潔。螺栓在原材料、半成品、成品時均需要適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)措施，分區(qū)或分筐保存、轉(zhuǎn)運(yùn)。嚴(yán)禁不同規(guī)格、材料的螺栓混亂擺放，圖4是嚴(yán)重不符合管理要求，螺栓混亂擺放。

圖4 不同規(guī)格、材料的螺栓混亂擺放

測——生產(chǎn)過程中對原材料、半成品、成品的檢測方法、檢測記錄。

風(fēng)機(jī)高強(qiáng)度螺栓在原材料的復(fù)驗(yàn)、鍛造、機(jī)加工、熱處理、無損探傷、表面處理全過程都應(yīng)有以 “批次”為單位的檢測記錄，檢測記錄各項(xiàng)目 （螺栓批次號、爐號、螺栓型號等）齊全，并有自檢和專檢人員簽字記錄。

風(fēng)機(jī)高強(qiáng)度螺栓在螺紋滾絲前應(yīng)對螺桿進(jìn)行校直，螺紋滾絲完成后要用專用檢測量具 （如環(huán)規(guī)等）對螺紋進(jìn)行檢測，此時應(yīng)注意檢查環(huán)規(guī)等量具的檢定記錄。

2.2.2 FAI檢驗(yàn)要點(diǎn)

首件檢驗(yàn)應(yīng)從文件的準(zhǔn)備、原材料的檢驗(yàn)、制造過程、產(chǎn)品實(shí)物質(zhì)量、完工報告等方面對首件產(chǎn)品進(jìn)行全面檢測。

2.2.2.1 文件的準(zhǔn)備

文件是指在生產(chǎn)之前需要準(zhǔn)備、生產(chǎn)過程中需要用到文件，包括圖紙、工藝、標(biāo)準(zhǔn)，必要時還應(yīng)有與公司簽訂的采購規(guī)范、技術(shù)協(xié)議等。高強(qiáng)度螺栓的圖紙、工藝、標(biāo)準(zhǔn)等都應(yīng)按采購規(guī)范、技術(shù)協(xié)議要求經(jīng)過公司相關(guān)人員確認(rèn)簽字?，F(xiàn)場生產(chǎn)應(yīng)嚴(yán)格遵守 “三按”生產(chǎn)，即按圖紙，工藝，標(biāo)準(zhǔn)，必要時還應(yīng)有與公司簽訂的采購規(guī)范、技術(shù)協(xié)議等。

生產(chǎn)過程中的過程記錄卡也是在生產(chǎn)之前需要準(zhǔn)備、生產(chǎn)過程中需要用到的文件，記錄卡應(yīng)清楚記錄每批次螺栓的批次號、材料、規(guī)格等，以利于提高產(chǎn)品的可追溯性。

2.2.2.2 原材料的檢驗(yàn)

原材料進(jìn)貨后，對化學(xué)成份、機(jī)械性能、表面缺陷等應(yīng)按批次進(jìn)行抽查，部分供方還會進(jìn)行超聲波探傷復(fù)驗(yàn)。對于化學(xué)成分，10.9級的高強(qiáng)度螺栓P、S的含量應(yīng)分別≤0.02%，且P、S的含量總和應(yīng)分別≤0.03%，這是驗(yàn)收10.9級的高強(qiáng)度螺栓重要的一個化學(xué)成分指標(biāo)，在原材料復(fù)驗(yàn)時就應(yīng)嚴(yán)格控制。供方應(yīng)保證各項(xiàng)復(fù)驗(yàn)完全合格才能投料進(jìn)行下工序的生產(chǎn)，同時還須做好原材料的標(biāo)識，避免混料。

2.2.2.3 制造過程

10.9 級高強(qiáng)度螺栓的制造涉及到的特殊過程有：鍛造、熱處理、無損檢驗(yàn)、表面處理等，這些特殊過程會影響高強(qiáng)度螺栓的組織結(jié)構(gòu)、性能等，需要特別嚴(yán)格控制。

鍛造過程應(yīng)根據(jù)圖紙、螺栓工藝、標(biāo)準(zhǔn)等編制鍛造工藝文件、鍛造質(zhì)量控制卡。因10.9級風(fēng)機(jī)高強(qiáng)度螺栓通常采用熱鍛方式、流水鍛造，所以應(yīng)定時有專人對鍛造溫度進(jìn)行監(jiān)控，確保實(shí)際鍛造溫度符合鍛造工藝文件要求。

標(biāo)準(zhǔn)件的熱處理供方普遍使用網(wǎng)帶爐流水化作業(yè)，但同樣需要注意網(wǎng)帶爐的爐溫均勻性控制等常見熱處理爐的控制項(xiàng)目。對熱處理工序應(yīng)除具備精確控溫和保溫要求外，還應(yīng)具備防止脫碳或滲碳的控制工藝，設(shè)備除應(yīng)配置有碳分控制和溫度控制之外，還應(yīng)有連續(xù)的溫度和碳分記錄。

10.9 級高強(qiáng)度螺栓應(yīng)在校直后100%進(jìn)行磁粉探傷，供方應(yīng)至少具有兩人以上具備無損資格的人員，其中至少一人需取得國家認(rèn)可的Ⅱ級證書對無損檢測報告進(jìn)行審批。

10.9 級高強(qiáng)度螺栓的表面處理應(yīng)以不影響螺栓的使用性能的前提下進(jìn)行，有發(fā)黑處理、鍍鋅達(dá)克羅等方法，根據(jù)風(fēng)場的實(shí)際情況會在技術(shù)協(xié)議、采購規(guī)范上做要求。發(fā)黑處理供方一般都能很好控制，鍍鋅達(dá)克羅大多數(shù)供方在表面處理時容易發(fā)生螺紋表面磕碰。鍍鋅達(dá)克羅不同供方會有不同設(shè)備、不同工藝，但應(yīng)注意控制鍍鋅層的厚度。部分供方鍍鋅達(dá)克羅處理為外委處理，此時應(yīng)檢查供方對二次外委供方的受控情況。

2.2.2.4 產(chǎn)品實(shí)物質(zhì)量

風(fēng)機(jī)高強(qiáng)度螺栓的實(shí)物質(zhì)量分實(shí)物表面質(zhì)量和螺栓性能。

螺栓表面應(yīng)符合GB/T 5779.1和GB/T 5779.3的規(guī)定，表面應(yīng)光滑，無毛刺、銹蝕及影響使用的裂紋、碰傷、劃痕等缺陷。螺栓表面端部標(biāo)識應(yīng)完整、清晰，除應(yīng)符合GB/T 3098.1、GB/T 3098.2和各自標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的標(biāo)識及供方規(guī)定的材料代號標(biāo)識外，還應(yīng)有能確保材料可追溯性和熱處理爐號標(biāo)識。

風(fēng)機(jī)高強(qiáng)度螺栓每批次隨機(jī)抽取1% （但不少于2件）的零件回公司檢驗(yàn)，進(jìn)行化學(xué)成分分析、機(jī)械和物理性能檢測。螺栓的性能應(yīng)100%合格，否則認(rèn)為此批次螺栓不合格。

2.2.2.5 完工報告

風(fēng)機(jī)高強(qiáng)度螺栓在完工經(jīng)檢查合格后，隨機(jī)發(fā)貨至公司的文件應(yīng)包括原材料的合格證 （或材質(zhì)證書）、熱處理報告、理化性能檢測報告及產(chǎn)品的合格證。

3 風(fēng)機(jī)高強(qiáng)度螺栓的FAI的實(shí)施

根據(jù)風(fēng)機(jī)高強(qiáng)度螺栓FAI檢驗(yàn)要點(diǎn)，對山東高強(qiáng)緊固件有限公司為公司生產(chǎn)的風(fēng)機(jī)高強(qiáng)度螺栓從人、機(jī)、料、法、環(huán)、測等六要素進(jìn)行了確認(rèn)，山東高強(qiáng)緊固件有限公司各崗位人員都經(jīng)過了專業(yè)培訓(xùn)，特殊崗位取得了相應(yīng)資質(zhì)的證書；設(shè)備情況能夠滿足批量生產(chǎn)風(fēng)機(jī)高強(qiáng)度螺栓的需要；螺栓原材料通過正規(guī)渠道從鋼廠采購，管理規(guī)范；螺栓制造工藝通過公司工藝人員確認(rèn)簽字；螺栓現(xiàn)場生產(chǎn)環(huán)境能達(dá)到產(chǎn)品符合要求所需；生產(chǎn)全過程檢測規(guī)范，并保持了記錄。

員工從文件的準(zhǔn)備、原材料的檢驗(yàn)、制造過程、產(chǎn)品實(shí)物質(zhì)量、完工報告等方面對首批次螺栓進(jìn)行全面檢驗(yàn)，經(jīng)驗(yàn)證該首批次螺栓能滿足公司訂貨合同、技術(shù)協(xié)議、采購規(guī)范及相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求，出具FAI結(jié)論報告，允許山東高強(qiáng)緊固件有限公司可繼續(xù)為公司生產(chǎn)后續(xù)的風(fēng)機(jī)高強(qiáng)度螺栓。從后續(xù)產(chǎn)品質(zhì)量情況來看，此次FAI有效控制了批量不合格事件的發(fā)生。

4 結(jié)束語

風(fēng)機(jī)高強(qiáng)度螺栓及其FAI的重要性毋容置疑，通過對供方FAI的策劃及嚴(yán)格控制，對供方人、機(jī)、料、法、環(huán)、測生產(chǎn)過程六要素確認(rèn)，從文件的準(zhǔn)備、原材料的檢驗(yàn)、制造過程、產(chǎn)品實(shí)物質(zhì)量、完工報告等方面進(jìn)行檢查，能夠盡早發(fā)現(xiàn)問題、防止產(chǎn)品成批報廢。一次FAI不合格后，供方能夠采取有效的糾正或改進(jìn)措施，以防止批次性不合格品發(fā)生。

總之，通過對風(fēng)機(jī)高強(qiáng)度螺栓FAI的控制，形成 “預(yù)防為主、檢驗(yàn)把關(guān)”的思路，對風(fēng)機(jī)高強(qiáng)度螺栓后期批量生產(chǎn)的質(zhì)量保證具有重要意義。