關(guān)于落煤管制作工藝的幾點(diǎn)探究

黃奕喬

山東大學(xué) 山東 濟(jì)南 250002

0 引言

本項(xiàng)目是買方為印度尼西亞某電廠的2×115MW 機(jī)組用落煤管。 落煤管原設(shè)計(jì)的主要材料為A312TP304不銹鋼材料以及耐磨鋼材料，本設(shè)計(jì)的一個(gè)顯著優(yōu)點(diǎn)是把磨損嚴(yán)重部位的管材切割掉換成耐磨性能高的材料ZGCr15Mo2Re，安裝在不銹鋼管上。 我們在主材的選擇上， 采用國產(chǎn)的0Cr18Ni9的不銹鋼來替代A312TP304材料。 起初我們根據(jù)以往的制作經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行加工制作，無論是耐磨板的密封性、硬度，以及不銹鋼材料與耐磨鋼焊接出現(xiàn)了裂紋等制作方面的問題，于是我們在滿足國外項(xiàng)目質(zhì)量程序的大前提下， 通過國外買方審核（Review）后，從原材料采購開始，對落煤管制作整個(gè)過程的工藝大膽地進(jìn)行了改進(jìn)。下面分幾個(gè)方面進(jìn)行論述：

1 原材料的采購

1.1 存在問題

雖然我們的供應(yīng)商提供的螺栓、螺母產(chǎn)品應(yīng)該按照國家的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行標(biāo)識和試驗(yàn)，并提供相應(yīng)的產(chǎn)品質(zhì)量文件，但仍存在質(zhì)量問題。 耐磨板鑄造完的產(chǎn)品還是比原設(shè)計(jì)大了15毫米左右，以及這個(gè)材料在鑄造后其硬度達(dá)不到技術(shù)要求 （應(yīng)不低于HRC52）等情況。

1.2 采取對策

1）采購驗(yàn)收產(chǎn)品時(shí)嚴(yán)格把握的圖紙的規(guī)格尺寸，保持誤差在最小范圍之內(nèi)。

2）產(chǎn)品誤差還與我們外協(xié)加工制造的水平有一定關(guān)系。雖然我們外協(xié)的廠家采取多種措施來防止加工鑄造過程中的變形，但是沒有從根本上解決問題。 我們根據(jù)圖紙要求，為了保證耐磨板的密封性，同時(shí)降低尺寸誤差，要求他們重新加工型模鑄造，結(jié)果最后鑄造誤差終于降到5毫米之內(nèi)。

3）外協(xié)廠提供的耐磨板達(dá)不到硬度要求。為了達(dá)到耐磨板硬度要求，我們查了相關(guān)資料，同時(shí)到各外協(xié)廠進(jìn)行技術(shù)指導(dǎo)，最后采用了進(jìn)行熱處理的方法，來達(dá)到其硬度要求。 通過多次理論推算和實(shí)驗(yàn)，得出最佳方法：熱處理前應(yīng)該完成壓緊板的焊接，因?yàn)闊崽幚砗蟮挠捕仍黾雍附痈永щy。

4）采購的程序性也是保證落煤管制作質(zhì)量的重要方面。我們在確定采購的廠家前應(yīng)該考察廠家的實(shí)力，以及廠家在這種設(shè)備上的成功案例，然后把廠家提供給買方審核。通過審核供應(yīng)商可以在產(chǎn)品的質(zhì)量上做到預(yù)先控制，保證采購產(chǎn)品的質(zhì)量符合技術(shù)要求，這比我們在事后控制效果要好的多。

2 耐磨板的制作

2.1 存在問題

首先，它的長度長、壁厚薄，容易引起變形和鑄造缺陷的產(chǎn)生；其次，它的硬度不夠。 另外在焊接局部預(yù)熱時(shí)就發(fā)生裂紋現(xiàn)象；最難解決的是這種材料在鑄造完成后，其硬度還達(dá)不到技術(shù)要求等。

2.2 采取對策

1）由于原設(shè)計(jì)的外徑尺寸為半徑178mm，角度150度，長度1800 mm，厚度14 mm的弧板。而耐磨板和不銹鋼主管的連接方式是，通過增加耐磨板的壓緊板與鋼管用螺栓連接， 壓緊板與耐磨板焊接的。所以耐磨板鑄造起來難度相當(dāng)大，容易引起變形和鑄造缺陷的產(chǎn)生。 在找到原因的同時(shí)，我們在澆鑄時(shí)率先改進(jìn)傳統(tǒng)工藝，先設(shè)置2～3個(gè)注液孔，以減少鑄造過程中的缺陷；同時(shí)要控制冷卻的速度，防止產(chǎn)生冷卻裂紋。 我們在鑄造時(shí)不斷的改進(jìn)工藝，通過理論研究和反復(fù)試驗(yàn)（6次）終于找到了可行的鑄造方案，完成了鑄造這個(gè)難關(guān)。

2）但這種材料在鑄造完成后，其硬度還達(dá)不到技術(shù)要求，所以必須采用熱處理工藝。 而熱處理的過程中也是易產(chǎn)生變形、裂紋。 為防止產(chǎn)生熱處理裂紋和變形， 我們在熱處理前制定可行的技術(shù)方案， 在熱處理的過程中嚴(yán)格按照工藝進(jìn)行裝爐，升溫、保溫、降溫。由于耐磨板的外形尺寸較大厚度較薄，熱處理時(shí)發(fā)生扭曲和變形，我們采用了在四周加焊加固條， 在1800 mm的長度上焊接6道加固條防止熱處理變形。 另外，為防止熱處理過程中的開裂，主要采用緩慢加熱、增加保溫時(shí)間、以及緩冷等措施。

3）鑄造完后這種材料的焊接還有較大的困難，因?yàn)檫@種材料的焊接性很差， 所以我們在加工完后，焊接時(shí)又遇到了很大的麻煩。 在焊接局部預(yù)熱時(shí)就發(fā)生裂紋現(xiàn)象， 我們改局部預(yù)熱為整體預(yù)熱，才得以解決預(yù)熱的裂紋問題。焊接時(shí)我們采用各種措施，如采用小電流間隔焊，焊前預(yù)熱及焊接過程中去擊打焊縫四周， 減小應(yīng)力集中等防止產(chǎn)生裂紋。 焊完的焊縫做滲透試驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)焊縫合格，但在母材上靠近焊縫處發(fā)現(xiàn)有表面裂紋。最后我們同國外買方進(jìn)行協(xié)商變更了耐磨板的材質(zhì)，變?yōu)榈吞嫉哪湍ヨT鋼使含碳量控制在0.3%以下， 才得以解決耐磨板的焊接問題。

4）我們在加工耐磨板的壓緊板過程中也遇到了一系列問題，如按原設(shè)計(jì)與耐磨板相焊接的壓緊板，在使之變形時(shí)發(fā)生了困難，我們的設(shè)備和技術(shù)能力達(dá)不到讓寬度60 mm長度1800 mm厚度10 mm的不銹鋼產(chǎn)生R為188 mm弧。若把整張鋼板先卷成188 mm的圓筒再下料，變形大不說，就無法按設(shè)計(jì)加工3 mm高的棱臺，現(xiàn)加工棱臺就不能再卷管。 我們請求變更采用碳鋼壓緊板， 并且棱臺采用焊接的形式連接在壓緊板上，最后解決變形與機(jī)加工的矛盾。

3 落煤管的制作及組裝

3.1 存在問題

在起初實(shí)驗(yàn)性制作過程中，出現(xiàn)了切割表面凹凸不平；所有的接管處的焊縫出現(xiàn)未焊透、未融合現(xiàn)象；焊接接頭強(qiáng)度不夠；以及密封性不好等方面的問題。

3.2 采取對策

1）落煤管為不銹鋼管制作的，在下料時(shí)，因?yàn)榉轿槐容^特殊不宜采用機(jī)械加工，所以我們采用了等離子切割，但切割表面質(zhì)量比較差，凹凸不平，有的有些偏斜。 由于落煤管整體是需要密封的，切割后的打磨工作量較大。所以下料前應(yīng)對操作人員進(jìn)行培訓(xùn)，讓其切割時(shí)垂直管子的中心線。 最好讓經(jīng)驗(yàn)豐富的員工操作等離子機(jī)，在切割前的位置和方向應(yīng)該經(jīng)過質(zhì)檢人員的檢查無誤后方可進(jìn)行切割，否則一旦割錯(cuò)將造成嚴(yán)重的損失。

2）所有的接管處的焊縫應(yīng)該焊透，不得出現(xiàn)未焊透、未融合現(xiàn)象。 由于落煤管的不銹鋼管外徑是356毫米，里面無法進(jìn)人修磨內(nèi)口，在離管口較遠(yuǎn)的管接頭若焊接不透將無法返修， 只有割掉重新焊接， 所以要求安裝工在加工接管時(shí)應(yīng)該打出坡口，磨掉毛刺，焊工在焊接接管的根部時(shí)質(zhì)檢人員必須檢查確保焊縫焊透， 焊縫的質(zhì)量符合買方的要求。接管在安裝時(shí)還應(yīng)注意，不得錯(cuò)口。 由于本項(xiàng)目的煤粉水分含量較高，達(dá)到13%，所以錯(cuò)口容易引起積粉，并且積粉在局部易燃燒，造成設(shè)備壽命降低，甚至損壞設(shè)備。

3）焊接時(shí)的錯(cuò)口還易造成連接的強(qiáng)度不夠。特別是在安裝空氣炮的管接頭上，若強(qiáng)度不夠，接管在振動過程中造成開裂， 將使整體機(jī)組停止運(yùn)行，造成巨大損失。所以在開接管的孔時(shí)就應(yīng)該檢查孔的位置、大小以及方向是否正確，無誤后再開孔，在接管與主管對接時(shí)檢查兩管接觸處是否平滑，確保接管無錯(cuò)口后方可焊接。 焊縫的質(zhì)量要求較高，不允許有氣孔、焊縫過高或者過低等。 為防止一系列的接管缺陷，這就要求我們的焊接質(zhì)量檢驗(yàn)人員必須認(rèn)真負(fù)責(zé)，焊接人員和質(zhì)檢人員在焊接過程中發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)解決。

4）考慮到要求作密封性試驗(yàn)，所以應(yīng)該在耐磨板、耐熱玻璃視孔、閥門等安裝完，做完密封性試驗(yàn)再開其他與之焊接的接管的孔。因?yàn)槠渌目缀徒庸芏际怯扇竿阜绞竭B接的，只要保證焊接符合質(zhì)量要求即可，所以這些連接處的密封性不用考慮。

5）法蘭和緊固件的制作也應(yīng)該注意，螺栓的絲長和連接空間問題。 由于法蘭的制造標(biāo)準(zhǔn)是ANSI B16.5，而緊固件按照國標(biāo)制作，所以在連接時(shí)很容易出現(xiàn)螺栓的絲長不夠長，無法上緊法蘭，造成很大的麻煩， 在設(shè)計(jì)加工圖紙時(shí)應(yīng)該特別注意這一點(diǎn)。還有法蘭和管子焊接在一起前應(yīng)該注意法蘭孔的位置和連接螺栓所需要的空間等一系列的問題。鑒于上述可能出現(xiàn)的問題，在設(shè)計(jì)工廠加工制作圖時(shí)，應(yīng)充分考慮相互連接的要求。

4 制作過程的質(zhì)量檢驗(yàn)

4.1 存在問題

我們的質(zhì)量員不是按照產(chǎn)品的相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)去檢驗(yàn)產(chǎn)品，主要靠主觀臆斷，不是按檢測數(shù)據(jù)來說明所檢驗(yàn)的產(chǎn)品是否合格。 制作人員按自己的想法去干，而不是按照工藝程序去做，整個(gè)質(zhì)量控制過程不太合理，造成不必要的損失和返工。

4.2 采取措施

1）質(zhì)量檢驗(yàn)對于買方為外國公司的產(chǎn)品來說非常重要。按要求我們在加工產(chǎn)品之前應(yīng)該提交一個(gè)質(zhì)量檢驗(yàn)計(jì)劃（Inspect Test Plan），經(jīng)過買方的同意后，我們的所有產(chǎn)品的質(zhì)量要求以及質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)都應(yīng)該按照提交并通過審核的質(zhì)量計(jì)劃進(jìn)行。包括產(chǎn)品檢驗(yàn)的項(xiàng)目、內(nèi)容、依據(jù)以及檢驗(yàn)項(xiàng)目的重要性等一系列的問題。

2）我們質(zhì)量員應(yīng)該按照相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)去檢驗(yàn)產(chǎn)品，不能靠主觀臆斷，必須有檢測數(shù)據(jù)來說明所檢驗(yàn)的產(chǎn)品是否合格的。如緊固件的檢驗(yàn)項(xiàng)目和數(shù)據(jù)根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)必須有性能試驗(yàn)和無損探傷報(bào)告。

3）焊工以及焊接專工和焊接檢驗(yàn)員必須按照工藝和檢驗(yàn)程序進(jìn)行，所有的變更必須經(jīng)過買方的同意。從制度上杜絕員工按照更簡便的想當(dāng)然的方式解決施工過程中遇到的問題。

4）因?yàn)轫?xiàng)目的質(zhì)量檢驗(yàn)比國內(nèi)的項(xiàng)目嚴(yán)格，所以下料到打磨再到焊接最后的防腐工作都必須嚴(yán)格安裝技術(shù)要求進(jìn)行。如我們的工藝要求所有的對口不得有錯(cuò)口、焊接必須焊透，所以檢驗(yàn)人員應(yīng)該在焊接之前就完成對口的檢驗(yàn)，焊接時(shí)檢驗(yàn)是否焊透。

5）外協(xié)加工的產(chǎn)品應(yīng)加強(qiáng)檢驗(yàn)，在同外協(xié)廠簽訂加工合同時(shí)，應(yīng)提出技術(shù)協(xié)議以及質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。 在產(chǎn)品入廠時(shí)嚴(yán)格按該協(xié)議去檢查。對于比較陌生的產(chǎn)品，如ZGCr15Mo2Re鋼，我們必須查明它的技術(shù)參數(shù)后，方可委托外協(xié)廠加工，否則易產(chǎn)生做好后不能焊接的情況，造成不必要的損失。

5 結(jié)語

在本項(xiàng)目的制作整個(gè)過程中，通過從原材料的采購、耐磨板的制作、落煤管的制作和組裝以及質(zhì)量控制等方面的傳統(tǒng)制作工藝進(jìn)行了初步的改進(jìn)實(shí)踐，解決了產(chǎn)品易產(chǎn)生誤差、裂紋、強(qiáng)度弱、密封性等許多技術(shù)性難題，使我們的產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到國外買方的要求。 產(chǎn)品經(jīng)過在國外電廠幾年實(shí)際運(yùn)行表明，產(chǎn)品的穩(wěn)定性和耐用性等經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)超過國際上同類產(chǎn)品的水平，取得可觀的經(jīng)濟(jì)效益，獲得國外買方的肯定。 本產(chǎn)品的制作工藝幾點(diǎn)探究的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對今后的國外的項(xiàng)目制作有一定的借鑒作用。

［1］孫正國等.DL/T680-1999耐磨管道技術(shù)條件［S］，中華人民共和國國家經(jīng)濟(jì)貿(mào)易委員會發(fā)布，1999.

［2］美國機(jī)械工程師協(xié)會壓力管道委員會編制.ASME B31.1-2004動力管道［G］.中國《ASME規(guī)范產(chǎn)品》協(xié)作網(wǎng)出版，2004.

［3］美國機(jī)械工程師協(xié)會B16 委員會編制.ASME B16.5-2003管法蘭和法蘭管件［G］.中國《ASME規(guī)范產(chǎn)品》協(xié)作網(wǎng)出版，2003.

［4］AWS D1 結(jié)構(gòu)焊接委員會編制.D1.1（AWS）-2006鋼結(jié)構(gòu)焊接規(guī)范［G］.中國《ASME規(guī)范產(chǎn)品》協(xié)作網(wǎng)出版，2006.

［5］楊建平等.DL／T869-2004焊接技術(shù)規(guī)程［S］.中國電力出版社，2004.