氣瓶制造檢驗(yàn)技術(shù)的探討

何旺、鄧清、皮秋萍、孫發(fā)建

（東方電氣集團(tuán)東方鍋爐股份有限公司， 四川 成都 611731）

氣瓶是用于存儲(chǔ)帶有一定壓力的液化氣體或者壓縮氣體混合物的壓力容器。本文所探討的氣瓶結(jié)構(gòu)如下：氣瓶殼體由兩個(gè)半球形封頭對(duì)焊而成，氣瓶頂部設(shè)置一個(gè)人孔，人孔密封采用內(nèi)開自緊密封結(jié)構(gòu)，殼體上有一個(gè)進(jìn)出氣的接管，接管與外部管道的連接面為錐形內(nèi)螺紋的結(jié)構(gòu)。氣瓶通過底部裙座上的螺栓孔與地基基礎(chǔ)上地腳螺栓進(jìn)行連接固定。

本文根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的要求，結(jié)合實(shí)際工作，就如何通過把關(guān)氣瓶制造過程中的關(guān)鍵零部件、關(guān)鍵工序的質(zhì)量檢驗(yàn)，達(dá)到保證完工產(chǎn)品質(zhì)量的效果，進(jìn)行了總結(jié)和歸納。

1 檢驗(yàn)的原則

氣瓶產(chǎn)品檢驗(yàn)須堅(jiān)持 “三按、三檢、就高不就低”的原則。

“三按”，即按標(biāo)準(zhǔn)、按圖紙、按工藝對(duì)產(chǎn)品實(shí)物進(jìn)行檢查；“三檢”，指對(duì)實(shí)物的產(chǎn)品標(biāo)識(shí)、幾何尺寸、外觀質(zhì)量進(jìn)行檢查； “就高不就低”，指當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)、圖紙、工藝不一致時(shí)，按要求高的執(zhí)行。

2 檢驗(yàn)前的準(zhǔn)備工作

氣瓶產(chǎn)品檢驗(yàn)前的準(zhǔn)備工作可以概括為：“一確認(rèn)、兩準(zhǔn)備、三檢查”。具體如下：

“一確認(rèn)”指檢驗(yàn)條件的確認(rèn)。檢驗(yàn)前須根據(jù)產(chǎn)品上的標(biāo)識(shí)（工號(hào)、部件圖號(hào)），核查流轉(zhuǎn)卡上前道工序均執(zhí)行完成且合格。

“兩準(zhǔn)備”指檢驗(yàn)量具準(zhǔn)備和技術(shù)準(zhǔn)備。檢驗(yàn)量具準(zhǔn)備指檢查前確認(rèn)檢查量具在有效檢定期內(nèi)且可正常使用，可清晰讀取數(shù)值。技術(shù)準(zhǔn)備指確認(rèn)圖紙、工藝的版本，是適用的版本；核實(shí)是否有更改。

“三檢查”指對(duì)產(chǎn)品的關(guān)鍵零部件進(jìn)行檢查、對(duì)完工產(chǎn)品實(shí)物質(zhì)量進(jìn)行檢查、對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量記錄資料進(jìn)行檢查。

3 關(guān)鍵零部件和關(guān)鍵工序的定義及選擇

關(guān)鍵零部件指含有關(guān)鍵特性，對(duì)最終產(chǎn)品的安全使用質(zhì)量，決定產(chǎn)品現(xiàn)場(chǎng)順利安裝的零部件。氣瓶的關(guān)鍵零部件有封頭、凸緣、人孔頂蓋、接管和裙座。

關(guān)鍵工序指在產(chǎn)品加工過程中，對(duì)產(chǎn)品主要使用功能、安全運(yùn)行有重大影響的工序，一旦該工序質(zhì)量失控，將造成重大損失。作者通過梳理氣瓶制造工藝過程，氣瓶制造的關(guān)鍵工序有：原材料確認(rèn)、劃線、裝配、焊接、無損探傷檢驗(yàn)、熱處理、密封面質(zhì)量檢查、水壓試驗(yàn)、完工檢查。

4 關(guān)鍵零部件的檢查

4.1 封頭

封頭是構(gòu)成氣瓶殼體的重要關(guān)鍵部件，氣瓶的質(zhì)量和容積主要由封頭所決定。封頭的質(zhì)量檢查主要包括，熱處理的檢查，形狀尺寸檢查。

4.1.1 熱處理的檢查

根據(jù)《封頭壓制技術(shù)協(xié)議》或熱處理工藝，審核封頭壓制的加熱曲線和記錄，封頭熱處理曲線和記錄是否符合技術(shù)文件的要求；審核封頭母材試板、焊縫試板與封頭的裝爐情況以及試樣的數(shù)量，是否滿足技術(shù)文件的要求。

資料審核合格，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、圖紙和技術(shù)文件的要求，對(duì)封頭母材試樣按標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行相應(yīng)的檢驗(yàn)。

4.1.2 尺寸形狀檢查

根據(jù)GB25198和《封頭壓制技術(shù)協(xié)議》，按照?qǐng)D紙，對(duì)封頭的形狀尺寸進(jìn)行檢查。主要包括外圓周長(zhǎng)、內(nèi)徑/外徑、圓度、內(nèi)表面形狀公差、深度/高度、成品最小壁厚進(jìn)行檢查。

4.1.2.1 外圓周長(zhǎng)

以外圓周長(zhǎng)為對(duì)接基準(zhǔn)的封頭切邊后，在封頭直邊部分外側(cè)端部用卷尺測(cè)量外圓周長(zhǎng)，結(jié)果需滿足GB25198第6.3.5.1條。

4.1.2.2 內(nèi)徑/外徑

以內(nèi)直徑為對(duì)接基準(zhǔn)的封頭切邊后，在封頭直邊部分的端面采用鋼卷尺實(shí)測(cè)等距離分布的4個(gè)內(nèi)直徑，取平均值，即為封頭內(nèi)徑，結(jié)果需滿足GB25198第6.3.5.1條。

4.1.2.3 圓度

封頭切邊后，在封頭直邊部分的端面采用鋼卷尺實(shí)測(cè)等距離分布的4個(gè)內(nèi)直徑，實(shí)測(cè)的最大值與最小值之差即為封頭的圓度，結(jié)果需滿足GB25198第6.3.6條。

4.1.2.4 內(nèi)表面形狀公差

將樣板垂直于封頭待測(cè)表面放置，用鋼板尺或者焊縫檢驗(yàn)尺測(cè)量樣板與封頭待測(cè)表面的間隙尺寸，即為封頭表面凹凸量，見圖1。結(jié)果需滿足GB150.4第6.4.2條。

圖1

4.1.2.5 深度/高度

封頭切邊后，在封頭端部任意兩直徑位置上放置直尺或拉緊鋼絲，用鋼直尺或者鋼卷尺在直尺或鋼絲交叉處垂直測(cè)量交叉點(diǎn)到封頭底部高度尺寸即為封頭深度，又稱為封頭高度，結(jié)果需滿足GB25198第6.3.7條。

4.1.2.6 最小壁厚

采用超聲波測(cè)厚儀對(duì)封頭的壁厚進(jìn)行測(cè)量，實(shí)測(cè)壁厚需大于等于圖紙要求的最小壁厚。

4.2 凸緣、人孔頂蓋、接管的檢驗(yàn)

凸緣、人孔頂蓋是人進(jìn)出氣瓶的通道，接管是氣瓶對(duì)外連接的接口，都是依靠密封面密封。故凸緣、人孔頂蓋、接管密封面的機(jī)加質(zhì)量是確保氣瓶產(chǎn)品密封的關(guān)鍵。

按照?qǐng)D紙和工藝的要求，使用游標(biāo)卡尺，游標(biāo)深度尺等量具，對(duì)凸緣、人孔頂蓋、接管機(jī)加尺寸進(jìn)行檢查；采用粗糙度樣板或粗糙度儀對(duì)密封面的粗糙度進(jìn)行檢查。檢查結(jié)果需滿足圖紙和GB1804的要求。

用螺紋通止規(guī)對(duì)管座內(nèi)螺紋尺寸進(jìn)行檢查；用光規(guī)對(duì)螺紋角度進(jìn)行檢查。

4.3 裙座的檢查

氣瓶是通過裙座固定在地基基礎(chǔ)上。裙座底板的平面度決定了氣瓶與地基基礎(chǔ)的接觸面的大小，決定了支座載貨的分布。螺栓孔的位置和大小決定氣瓶產(chǎn)品在現(xiàn)場(chǎng)能否按圖紙要求安裝。所以裙座的質(zhì)量制約了現(xiàn)場(chǎng)的安裝和產(chǎn)品的安全使用。裙座質(zhì)量的檢查，主要包括筒體的尺寸檢查、底板平面度檢查和底板上螺栓孔的檢查。

4.3.1 底板平面度的檢查

用鋼板尺的長(zhǎng)邊一側(cè)垂直靠在底板平面上，用塞尺測(cè)量鋼板尺與底板之間的間隙，即是底板的平面度。檢測(cè)結(jié)果需滿足圖紙和技術(shù)文件的要求。

4.3.2 螺栓孔的檢查

對(duì)照?qǐng)D紙，采用鋼卷尺對(duì)裙座底板上的螺栓孔的位置和大小進(jìn)行檢測(cè)，需要滿足圖紙和技術(shù)文件的要求。

5 關(guān)鍵工序的檢查

5.1 原材料的確認(rèn)

原材料自身性能是氣瓶長(zhǎng)久安全運(yùn)行的重要前提，如果原材料錯(cuò)用將給產(chǎn)品的運(yùn)行帶來巨大的安全隱患或巨額處理代價(jià)。因此投料前必須對(duì)原材料進(jìn)行確認(rèn)。

確認(rèn)主要依據(jù)圖紙和流轉(zhuǎn)卡要求，按照原材料發(fā)放記錄，核實(shí)產(chǎn)品標(biāo)識(shí)和原材料標(biāo)記移植，確保產(chǎn)品和原材料具有可追溯性。

5.2 劃線檢驗(yàn)

人孔的位置影響著人孔的打開和封閉的難易程度，還影響到密封的質(zhì)量，同時(shí)也影響到充氣后氣瓶的受力分布情況。接管的位置是氣瓶與外部管道連接的通道，如果接管位置錯(cuò)誤將影響氣瓶與管道的連接。故人孔和接管的位置檢查是關(guān)鍵質(zhì)量控制點(diǎn)，需要重點(diǎn)把控。

5.2.1 封頭人孔位置的檢查

首先，檢查封頭開口四象限線。具體檢查方法：用鋼卷尺分別測(cè)量I-II象限、II-III象限、III-IV象限、IV-I象限的圓弧長(zhǎng)，圓弧長(zhǎng)的偏差符合GB/T 1804 m級(jí)的要求。

注意：測(cè)量圓弧長(zhǎng)的位置要等高，要在同一水平面高度進(jìn)行弧長(zhǎng)測(cè)量。

然后，對(duì)封頭人孔所在圓的圓心O的檢查。具體檢查方法：采用鋼卷尺分別測(cè)量人孔圓心O到四象限點(diǎn)的位置。計(jì)算O點(diǎn)到I象限的尺寸與O點(diǎn)到III象限的尺寸偏差A(yù)1，O點(diǎn)到II象限的尺寸與O點(diǎn)到IV象限的尺寸偏差A(yù)2，偏差應(yīng)符合GB/T 1804 m級(jí)的要求。

5.2.2 接管位置的檢查

首先，接管位置檢查前須確認(rèn)封頭坡口已按圖紙和工藝要求加工到位。

然后，根據(jù)圖紙標(biāo)注的接管所在圓在封頭開口端面（也即是水平面）的投影位置，確定接管所在半圓截面位置，見圖2示。

圖2 圖示接管位于270°-90°的截面上

最后，按圖紙標(biāo)注的角度，計(jì)算接管在半圓截面的弧長(zhǎng)B，根據(jù)計(jì)算的弧長(zhǎng)確定接管在截面圓上的位置，見圖3示。弧長(zhǎng)計(jì)算如下：

圖3 圖示接管位于270°-90°的截面上，與水平面成25°的弧長(zhǎng)處

B=θ∏ф/360

θ—接管中心與封頭端面的角度

ф—封頭的直徑

5.3 裝配質(zhì)量檢驗(yàn)

裝配是指將零件按規(guī)定的技術(shù)要求組裝起來，便于后續(xù)工序的施工，裝配始于裝配圖紙的設(shè)計(jì)。裝配的質(zhì)量是保證焊接質(zhì)量的基礎(chǔ)。故氣瓶的裝配質(zhì)量很重要。

裝配尺寸應(yīng)符合工藝、圖紙、標(biāo)準(zhǔn)和項(xiàng)目專用技術(shù)文件的要求。

氣瓶上下封頭環(huán)縫以及封頭與凸緣環(huán)縫的裝配時(shí)，應(yīng)對(duì)零件的擺放位置進(jìn)行調(diào)整，確保圓滑過渡，不能有明顯的突起。

接管裝配時(shí)，要注意接管上螺栓孔與瓶體的相對(duì)位置，避免接管方位裝錯(cuò)；對(duì)接管的伸長(zhǎng)尺寸進(jìn)行調(diào)整和測(cè)量，需滿足圖紙的要求。

裙座與瓶體裝配時(shí)，需注意接管和裙座上螺栓孔的相對(duì)位置，須復(fù)合圖紙的要求。同時(shí)，還需對(duì)氣瓶的位置進(jìn)行調(diào)整，需保證裙座中心線與氣瓶中心線的同軸度X需滿足圖紙的要求。具體測(cè)量方式如下：

氣瓶放置于平臺(tái)上。刀口尺跨人孔所在圓的中心放置，從圓心處向兩側(cè)2000mm處各取1點(diǎn)，采用線錘將該點(diǎn)投影到平臺(tái)上，分別測(cè)量投影點(diǎn)到裙座外邊緣的最短距離L1，L2，見圖4示。至少互為90°測(cè)量。同軸度計(jì)算如下：

圖4

同軸度X=|L1-L2|

5.4 焊接檢驗(yàn)

焊接是把兩個(gè)金屬零件或者多個(gè)金屬零件連接成一個(gè)部件最常用的加工方法，焊接的質(zhì)量決定了部件的使用壽命和安全性。故要加強(qiáng)對(duì)焊接質(zhì)量的管控。

施焊前，對(duì)施焊焊工的資質(zhì)進(jìn)行檢查，資質(zhì)能覆蓋施焊產(chǎn)品；施焊所用工藝文件和產(chǎn)品實(shí)物的匹配性進(jìn)行核實(shí)，不能 “張冠李戴”。

焊接過程中，巡查焊接工藝參數(shù)（電流、電壓等）、預(yù)熱溫度、層間溫度、后熱或消氫溫度等滿足規(guī)定焊接工藝文件的要求。埋弧自動(dòng)焊時(shí)，還需注意核查焊絲與焊劑的匹配情況。

焊接完成后，檢查焊縫成型尺寸及表面質(zhì)量，應(yīng)滿足標(biāo)準(zhǔn)、圖樣及工藝要求，對(duì)要求磨平的焊縫，修磨后不得有低于母材的情況出現(xiàn)。

定期抽查焊材庫的溫度、濕度須符合工藝文件的規(guī)定。焊條的烘焙溫度、保溫溫度、保溫時(shí)間，須符合標(biāo)準(zhǔn)和工藝文件的要求。

5.5 無損探傷檢驗(yàn)

通過無損探傷在不破壞焊縫和產(chǎn)品的情況下發(fā)現(xiàn)焊縫內(nèi)部存在的缺陷，并確定缺陷的性質(zhì)和測(cè)量缺陷大小及深度，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不允許存在的缺陷進(jìn)行甄別。焊縫焊接完成后續(xù)按標(biāo)準(zhǔn)、圖紙和工藝文件等要求對(duì)焊縫進(jìn)行無損探傷。無損探傷是專職無損探傷人員，采用專用的檢測(cè)設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)。焊縫無損探傷合格后，產(chǎn)品方可流轉(zhuǎn)下道工序。

5.6 熱處理檢驗(yàn)

熱處理是指采用適當(dāng)?shù)姆绞綄?duì)金屬材料或者工件進(jìn)行加熱、保溫和冷卻等過程，以獲得預(yù)期的組織結(jié)構(gòu)與性能的工藝。熱處理的效果直接決定產(chǎn)品的性能。

熱處理檢查分熱處理前檢查、熱處理過程中檢查、熱處理后檢查。

熱處理前檢查主要包括：核實(shí)產(chǎn)品標(biāo)識(shí)，確保即將熱處理的實(shí)物、熱處理工藝一致；確認(rèn)熱處理前的工序已執(zhí)行完并合格；檢查產(chǎn)品實(shí)物以及試樣的擺放，應(yīng)滿足工藝文件的要求，特別注意熱電偶的布置是否符合工藝文件的要求。

熱處理過程中檢查主要是監(jiān)控?zé)崽幚頎t正常運(yùn)行，實(shí)物熱處理的曲線走向符合熱處理工藝的要求。

熱處理后的檢查主要是檢查產(chǎn)品有無過燒（顏色異常）、脹粗和異常變形等現(xiàn)象，對(duì)懷疑可能產(chǎn)生脫碳的部位，可委托進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)金相檢驗(yàn)；審核產(chǎn)品實(shí)物的熱處理的曲線和記錄，需符合熱處理工藝的要求。

5.7 密封面質(zhì)量的檢查

零件加工后、產(chǎn)品熱處理前、產(chǎn)品水壓試驗(yàn)前，產(chǎn)品封人孔蓋前分別按照?qǐng)D紙和工藝要求對(duì)零件密封面的質(zhì)量進(jìn)行檢查，并做好檢查記錄。如有必要須采用專用檢具進(jìn)行檢查。如內(nèi)螺紋，須采用對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)光規(guī)、塞規(guī)對(duì)螺紋尺寸進(jìn)行檢查，采用粗糙度樣板對(duì)機(jī)加表面的粗糙度進(jìn)行檢查。

5.8 水壓試驗(yàn)

水壓試驗(yàn)的目的是檢查氣瓶的宏觀強(qiáng)度、焊縫致密性和密封件的密封性。

水壓試驗(yàn)前須核實(shí)水壓前的工序已執(zhí)行完畢。

水壓試驗(yàn)檢查首先核實(shí)壓力表的選用需滿足圖紙和GB150.4第11.4.9條的要求，試驗(yàn)的溫度應(yīng)符合GB150.4第11.4.9.3條的要求；然后再按照?qǐng)D紙、工藝和標(biāo)準(zhǔn)要求對(duì)水壓試驗(yàn)過程進(jìn)行檢查，其結(jié)果應(yīng)符合GB150.4第11.4.9.4，11.4.9.5條的要求。

5.9 完工檢查

完工檢查又稱最后檢驗(yàn)，是指氣瓶完工后，須按照標(biāo)準(zhǔn)、圖紙和工藝的要求，對(duì)產(chǎn)品的實(shí)物質(zhì)量進(jìn)行的最后一次全面檢查，并對(duì)產(chǎn)品實(shí)物的最終質(zhì)量進(jìn)行評(píng)判。

6 總結(jié)

氣瓶的質(zhì)量保障得益于制造過程對(duì)各關(guān)鍵部門和關(guān)鍵工序的質(zhì)量檢驗(yàn)。準(zhǔn)確確定關(guān)鍵部件，有效篩選關(guān)鍵工序，正確選擇檢驗(yàn)方法，是確保氣瓶完工產(chǎn)品質(zhì)量的有效措施。本文通過總結(jié)和提煉的氣瓶制造過程關(guān)鍵部件和關(guān)鍵工序質(zhì)量檢驗(yàn)要點(diǎn)及檢驗(yàn)方法，有助于提升企業(yè)質(zhì)量檢驗(yàn)的規(guī)范操作，避免重大質(zhì)量錯(cuò)漏檢，提升制造企業(yè)的質(zhì)量把關(guān)能力。