U形多層金屬波紋管膨脹節(jié)的制造質(zhì)量控制

林春風(fēng)，范茂宸

（中國(guó)石油遼陽(yáng)石油化纖公司機(jī)械檢修部，遼寧遼陽(yáng)111003）

U形多層金屬波紋管膨脹節(jié)的制造質(zhì)量控制

林春風(fēng)，范茂宸

（中國(guó)石油遼陽(yáng)石油化纖公司機(jī)械檢修部，遼寧遼陽(yáng)111003）

按照液壓成型U形多層金屬波紋管膨脹節(jié)生產(chǎn)制造流程，給出管坯下料、管坯縱縫鎢極氬弧焊、管坯的清理及套裝、液壓成型等工藝的質(zhì)量控制方式方法。

液壓成型；波紋管膨脹節(jié)；質(zhì)量控制

0 前言

波紋膨脹節(jié)是輸送管道系統(tǒng)上安裝使用的一種非常有效的補(bǔ)償元件，同時(shí)它也是整個(gè)管道系統(tǒng)中最薄弱的一個(gè)環(huán)節(jié)，它的制造質(zhì)量決定了整個(gè)管道系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量。U形多層金屬波紋管膨脹節(jié)存在制造工藝較為粗糙，工藝紀(jì)律執(zhí)行和管理松馳，質(zhì)量保證體系不完善等問(wèn)題，造成產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，經(jīng)常出現(xiàn)質(zhì)量事故。特別是化工、煉油等關(guān)鍵設(shè)備的管道，如果膨脹節(jié)出現(xiàn)質(zhì)量事故，帶來(lái)的損害將不可估量。

1 波紋管膨脹節(jié)部件制造質(zhì)量控制

1.1 管坯下料

U形多層金屬波紋管多用厚度≤2 mm的不銹鋼板卷制而成。管坯不允許有環(huán)形焊縫，縱焊縫以最少為原則，并且相鄰縱縫的間距應(yīng)＞25O mm。焊縫最多條數(shù)按表1規(guī)定。

剪切下料時(shí)應(yīng)注意對(duì)接板的毛刺要翻向同側(cè)并與焊接的正面在一側(cè)，毛刺高度一般＜0.3 mm。嚴(yán)格控制板面的形狀誤差，對(duì)角線誤差應(yīng)控制不超過(guò)GB/1800.3-1998規(guī)定的JS10級(jí)。嚴(yán)格控制備層周長(zhǎng)尺寸，保證套裝間隙＜0.5 mm。操作時(shí)嚴(yán)格保護(hù)板材表面，不得有大于鋼板厚度下偏差的劃痕、凹痕。

1.2 管坯縱縫鎢極氬弧焊

薄板波紋管管坯縱縫多用鎢極氬弧自動(dòng)焊焊接。焊接時(shí)應(yīng)使焊接熱影響區(qū)盡量小，氬氣保護(hù)充分，不允許產(chǎn)生過(guò)燒、末焊透、不熔合、咬邊、鎢極夾渣等缺陷。304，316，321等常用的板材都有良好的可焊性，但在生產(chǎn)時(shí)必須注意以下2點(diǎn)。

（1）板材焊前清理。氬弧焊對(duì)材料的表面質(zhì)量要求很高，焊前必須經(jīng)過(guò)嚴(yán)格清理。清除工件焊口附近兩側(cè)表面至少20 mm范圍內(nèi)的油污、水份、灰塵和氧化膜等。否則在焊接過(guò)程中將影響屯弧穩(wěn)定性，惡化焊縫成型，并有可能產(chǎn)生氣孔、夾雜、不熔合等缺陷。去除油污灰塵可以用有機(jī)溶劑，如用汽油、丙酮、三氯乙烯、四氯化碳等擦洗，也可以配制專用化學(xué)溶液清洗。去除氧化膜可采取機(jī)械清理或化學(xué)清理方法。清理后至焊接前的貯存時(shí)間一般不超過(guò)24 h。

表1 焊縫最多條數(shù)

（2）焊接工藝參數(shù)。對(duì)于厚度＜0.5 mm的不銹鋼板，焊接電流≤30 A，焊速≥22 m/h（表2），同時(shí)還要考慮焊速對(duì)氣體保護(hù)效果的影響。焊速過(guò)大，保護(hù)氣體嚴(yán)重偏后，使鎢極端部、弧柱、熔池暴露在空氣中。因此必須采取相應(yīng)措施，如加大保護(hù)氣體流量或?qū)⒑妇媲皟A一定角度，以起到良好的保護(hù)作用。為了加強(qiáng)氣體保護(hù)，可在焊槍后面附加通有氬氣的拖罩，使溫度＞400℃的焊縫和熱影響區(qū)處于保護(hù)之中，還可以在背面通氬氣墊板。

表2 焊接工藝參數(shù)

對(duì)于厚度＜2 mm鋼板焊接質(zhì)量的評(píng)定采用拍片的方法。因?yàn)檫@么薄的板存在＞Φ0.2 mm氣孔或夾雜的可能性極小，即使存在，用拍片的方法也難以發(fā)現(xiàn)。外觀檢查焊縫表面應(yīng)無(wú)裂紋、氣孔、咬邊和對(duì)口錯(cuò)邊。凹坑、下塌和余高均不應(yīng)大于壁厚的10%。焊縫寬度要均勻一致，反面焊縫寬1～2 mm。從焊縫顏色可以判斷出保護(hù)效果，如焊縫顏色銀白、金黃，保護(hù)效果最好；藍(lán)色，良好；紅灰色，較好；灰色，不良；黑色最差。

1.3 管坯的清理及套裝

多層波紋管層間不得有水、油、污物等。套裝前要認(rèn)真做好清理。如果層間有硬的雜物，套裝時(shí)會(huì)造成板面劃傷和成型時(shí)表面出現(xiàn)凸痕。如果層間有水和油，會(huì)影響波紋管與法蘭焊質(zhì)量。在高溫下運(yùn)行會(huì)造成層間水汽化膨脹影響波紋管性能，也會(huì)降低波紋管壽命，甚至造成質(zhì)量事故。多層波紋管各層縱縫位置應(yīng)均勻錯(cuò)開。

1.4 液壓成型

液壓成形是目前最常用的制造金屬波紋管的一種成形方法，成形方式有兩種，單波連續(xù)成形和多波一次成形。采取的方法是利用模具多波一次成形。

（1）液壓成形工藝原理。液壓成形波紋管可分為兩個(gè)階段，第一階段管材在管內(nèi)液體壓力作用下進(jìn)行約束脹形，其脹形程度比較小，目的是使各個(gè)成形中間模板定位。第二階段在管材內(nèi)液體壓力穩(wěn)定并等于脹形壓力的情況下，施加軸向力，管材在承受軸向力和內(nèi)壓力的情況下進(jìn)行軸向壓縮脹形，進(jìn)而制成金屬波紋管。

（2）液壓成形特性。采用軸向壓縮脹形的結(jié)果，使脹形區(qū)的應(yīng)力、應(yīng)變狀態(tài)得到了改善，有利于塑性變形，提高了脹形系數(shù)。在成形第二階段，脹形壓力P必須穩(wěn)定,其壓力等于約束脹形時(shí)的壓力值。如果脹形壓力P值過(guò)大，則坯料破裂。如果脹形壓力P過(guò)小，則形成癟波。液壓成形波紋管，在波紋管的尺寸和形狀靠成形凹模保證，它可以成形各種波形。液壓成形與其他脹形方式相比，其優(yōu)點(diǎn)是容易得到較高的壓力，而且壓力作用均勻，比較容易控制，所得工件表面光滑，質(zhì)量好；缺點(diǎn)是成形裝置需要嚴(yán)格密封，以防脹形時(shí)達(dá)不到脹形壓力和液體泄漏。

（3）液壓成形工藝要點(diǎn)。針對(duì)液壓成型的特點(diǎn)，首先在安裝模具時(shí)要保證模具端面與坯料筒體軸線的垂直度。其次按照制造工藝對(duì)波高、波距、波紋長(zhǎng)度進(jìn)行控制，公差按GB/1800.3-1998規(guī)定的JS18級(jí)進(jìn)行控制。再次，當(dāng)波紋管波數(shù)較多時(shí)，波紋管壓制容易出現(xiàn)失穩(wěn)現(xiàn)象，這時(shí)應(yīng)緩慢壓制，利用墊塊找正，克服失穩(wěn)現(xiàn)象。原則是不合格的波紋管不能用來(lái)制造膨脹節(jié)。

2 其他部件的制造

單層厚度＜1 mm的多層波紋管常采用法蘭式連接結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)的膨脹節(jié)法蘭用量較大，法蘭的制造質(zhì)量非常關(guān)鍵。制造法蘭的鋼板應(yīng)經(jīng)超聲檢測(cè)，無(wú)分層缺陷。拼焊法蘭必須采用全焊透結(jié)構(gòu)，并且在焊后機(jī)械加工前進(jìn)行熱處理。制造法蘭的材料必須符合設(shè)計(jì)要求，生產(chǎn)中要嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求施工。接管是受壓元件，必須用符合標(biāo)準(zhǔn)要求的鋼管或卷制鋼管制造。

耳片、螺栓、鉸座等零件雖然沒有氣密性要求但都有強(qiáng)度要求，必須嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求制造。

3 波紋管膨脹節(jié)總成焊接質(zhì)量控制

總成焊接包括法蘭焊、組合焊及其他結(jié)構(gòu)件的焊接。

（1）法蘭焊是指波紋管與管式法蘭、中間法蘭進(jìn)行氬弧焊接。要點(diǎn)是法蘭與波紋端面貼嚴(yán)，以保證膨脹節(jié)端面與軸線的垂直度。焊接時(shí)不得用波紋管的內(nèi)外表面接地引弧，施焊時(shí)電弧方向應(yīng)對(duì)準(zhǔn)厚件，防止焊速過(guò)慢或焊接電流過(guò)大繞穿波紋管口，造成波紋管外層或內(nèi)層因電流過(guò)大而被電弧燒蝕。這種情況在使用中不但強(qiáng)度低，而且也會(huì)造成波紋管層間進(jìn)入介質(zhì)。

（2）組合焊及其他結(jié)構(gòu)件的焊接包括中間法蘭對(duì)焊、接管與法蘭焊接、標(biāo)準(zhǔn)法蘭與接管焊接、導(dǎo)向塊焊接、支耳筋板焊接等。施焊時(shí)應(yīng)嚴(yán)加保護(hù)，防止焊接飛濺物燒傷波紋管表面，成為點(diǎn)蝕源。對(duì)于有氣密性要求的焊縫，如中間法蘭對(duì)焊和接管與法蘭焊接，多層焊間必須嚴(yán)格清渣，防止產(chǎn)生裂紋、氣孔、夾渣等缺陷。施焊前焊接部位氧化層必須清除掉。

4 波紋管膨脹節(jié)產(chǎn)品質(zhì)量體系

膨脹節(jié)是管道系統(tǒng)中最薄弱的部件，對(duì)管道的正常運(yùn)行起關(guān)鍵作用，為了保證產(chǎn)品質(zhì)量應(yīng)建立有效的質(zhì)量保證體系，對(duì)生產(chǎn)的全過(guò)程進(jìn)行預(yù)防和控制。首先是原材料迸廠要有手續(xù)齊備的質(zhì)量證明，保證所用材料的質(zhì)量能夠達(dá)到設(shè)計(jì)要求，進(jìn)廠后材料一律復(fù)檢（包括不銹鋼板、鋼板等材料的化學(xué)成份分析和機(jī)械性能實(shí)驗(yàn)），不合格堅(jiān)決禁用。其次，生產(chǎn)過(guò)程中要嚴(yán)格控制特殊過(guò)程質(zhì)量，特殊過(guò)程（如焊接、成型、無(wú)損檢測(cè)、試驗(yàn)）必須進(jìn)行嚴(yán)格的檢驗(yàn)并有詳盡的檢驗(yàn)記錄和嚴(yán)格的工藝監(jiān)督。生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)有明顯的檢驗(yàn)和試驗(yàn)狀態(tài)標(biāo)識(shí)，保證生產(chǎn)活動(dòng)合理有序地進(jìn)行。各工序憑檢驗(yàn)員的檢驗(yàn)標(biāo)識(shí)進(jìn)行交接，沒有標(biāo)識(shí)、標(biāo)識(shí)錯(cuò)誤、不合格的零部件不許轉(zhuǎn)序，下道工序有權(quán)拒收沒有合格標(biāo)識(shí)的產(chǎn)品。最后是成品入庫(kù)前要全面檢驗(yàn)并有詳細(xì)的記錄和產(chǎn)品成品標(biāo)識(shí)并具有可追溯性。

[1]GB/T 12777-1999金屬波紋管膨脹節(jié)通用技術(shù)條件[S].

[2]GB 16749-1997壓力容器波形膨脹節(jié)[S].

[3]李亞江，陳茂愛，孫俊生.實(shí)用焊接技術(shù)手冊(cè)[M].石家莊：河北科學(xué)技術(shù)出版社，2002.

[4]JB/T 4730.1-4730.6-2005承壓設(shè)備無(wú)損檢測(cè)[S].

〔編輯 李波〕

TQ055.8

B

10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2017.01.28