張輝

（東方汽輪機有限公司，四川 德陽，618000）

0 引言

自2005年一系列風力發(fā)電鼓勵政策出臺以來，中國風電行業(yè)迅猛發(fā)展，公司緊跟時代步伐，在中國風電行業(yè)已占據(jù)重要的地位。由于公司風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、質量風險，所以FAI（首件檢測）的重要性毋庸置疑。風機高強度螺栓是風力發(fā)電機上十分重要的零件，是連接各部件之間的橋梁，盡管高強度螺栓是標準件，但屬外部采購，所以對供方FAI進行策劃和實施是很有必要的。

1 FAI（首件檢驗）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。原則上當操作人員、設備、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、料、法、環(huán)、測生產(chǎn)過程六要素的確認，也是對首次制造的零部件或工序從文件的準備、原材料的檢驗、制造過程、產(chǎn)品實物質量、完工報告等方面進行檢查，合格后方可進行后續(xù)產(chǎn)品生產(chǎn)，防止后期批量不合格品的發(fā)生。長期實踐經(jīng)驗證明，首件檢驗是一項盡早發(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，可以發(fā)現(xiàn)諸如工夾具嚴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、檢驗人員發(fā)生改變；

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

（7）供方產(chǎn)品或工序的材料發(fā)生重大改變；

（8）供方產(chǎn)品或工序的設計或工藝結構有重大的改變，如新設計方法、新工藝或停產(chǎn)很長時間后重新恢復生產(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行 “自檢”，然后由供方檢驗員 “專檢”，最后由公司首件檢測小組 （由質量、技術部門組成）進行 “監(jiān)檢”，確定合格后方可繼續(xù)加工后續(xù)產(chǎn)品。

（3）首件檢驗后是否合格，最后應得到首件檢測小組的認可，檢驗員對檢驗合格的首件產(chǎn)品，應打上規(guī)定的標記，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，并用記號筆標記 “” 以示通過首件檢驗）。

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

1.4 FAI的實施流程

FAI的實施流程如圖1所示。

圖1 FAI實施的流程圖

2 風機高強度螺栓FAI策劃

2.1 高強度螺栓的特點及用途

高強度螺栓，指用高強度鋼制造的，或者需要施以較大預緊力的螺栓。高強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），不能重復使用，永久連接。高強度螺栓多用于橋梁、鋼軌、高壓及超高壓設備的連接，這種螺栓的斷裂多為脆性斷裂。

風機高強度螺栓常用于塔筒連接、機艙裝配連接、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級的風機高強度螺栓

2.2 風機高強度螺栓的FAI的策劃

風機高強度螺栓盡管是標準件，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。因此風機高強度螺栓的 “首件”即是 “首批次”。為嚴格控制供方高強度螺栓產(chǎn)品質量，防止發(fā)生批量報廢，對供方實施首件FAI非常必要。

下面根據(jù)高強度螺栓制造過程特點，策劃制定出風機高強度螺栓的 “首批次”FAI項目及檢驗要點。

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

人——人員的能力、意識、操作，可以經(jīng)過培訓有限提高?；旧纤袓徫坏娜藛T在正式上崗前都需要進行培訓學習，特殊過程人員的培訓更為重要。特殊過程包括理化檢驗、鍛造、焊接、熱處理、無損探傷、表面處理等過程。其中，理化檢驗、焊接和無損探傷的人員需要有相應機構或單位系統(tǒng)培訓、考試，考試合格后并頒發(fā)國家認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部培訓并授權才能上崗作業(yè)。

風機高強度螺栓屬成品采購，生產(chǎn)中涉及需要確認人員資格的過程有原材料的復驗、鋼料的鍛造、熱處理、無損探傷、表面處理、檢驗人員等。其中原材料的復驗人員、無損探傷人員必須具備國家認可的資格證書，其他過程涉及人員有供方內部資格授權書即可。風機高強度螺栓FAI時應對上述過程涉及到的人員資質進行確認。

機——即制造過程涉及的基礎設施。對于機械設備，應考慮：生產(chǎn)能力、設備保養(yǎng)、及時維修維護。此項在供方評審時是評審的主要項目，F(xiàn)AI時可以過程從簡，檢查一下設備的保養(yǎng)、維修、維護記錄即可。

料——生產(chǎn)原材料，形成產(chǎn)品的物資部分，應使用合格的或經(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。

在風機高強度螺栓FAI時，應要求供方提供首批次原材料鋼廠的質證書，以及供方對原材料化學成分、機械性能、力學性能等的復驗報告。部分供方對原材料還會進行超聲波探傷復驗，此時可要求供方提供首批次的超聲波探傷復驗報告。原材料都應做好批次標識、防護，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，在端部要有標識

法——工藝方法，構成產(chǎn)品的技術成分，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)操作過程構成合格的產(chǎn)品。

因為風機高強度螺栓是標準件，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，F(xiàn)AI時需要對此類技術交底進行確認。

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)。

風機高強度螺栓的生產(chǎn)場所應盡量按照 “5S”管理嚴格要求，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整潔、清潔。螺栓在原材料、半成品、成品時均需要適當?shù)谋Ｗo措施，分區(qū)或分筐保存、轉運。嚴禁不同規(guī)格、材料的螺栓混亂擺放，圖4是嚴重不符合管理要求，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。

風機高強度螺栓在原材料的復驗、鍛造、機加工、熱處理、無損探傷、表面處理全過程都應有以 “批次”為單位的檢測記錄，檢測記錄各項目 （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。

風機高強度螺栓在螺紋滾絲前應對螺桿進行校直，螺紋滾絲完成后要用專用檢測量具 （如環(huán)規(guī)等）對螺紋進行檢測，此時應注意檢查環(huán)規(guī)等量具的檢定記錄。

2.2.2 FAI檢驗要點

首件檢驗應從文件的準備、原材料的檢驗、制造過程、產(chǎn)品實物質量、完工報告等方面對首件產(chǎn)品進行全面檢測。

2.2.2.1 文件的準備

文件是指在生產(chǎn)之前需要準備、生產(chǎn)過程中需要用到文件，包括圖紙、工藝、標準，必要時還應有與公司簽訂的采購規(guī)范、技術協(xié)議等。高強度螺栓的圖紙、工藝、標準等都應按采購規(guī)范、技術協(xié)議要求經(jīng)過公司相關人員確認簽字?，F(xiàn)場生產(chǎn)應嚴格遵守 “三按”生產(chǎn)，即按圖紙，工藝，標準，必要時還應有與公司簽訂的采購規(guī)范、技術協(xié)議等。

生產(chǎn)過程中的過程記錄卡也是在生產(chǎn)之前需要準備、生產(chǎn)過程中需要用到的文件，記錄卡應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

原材料進貨后，對化學成份、機械性能、表面缺陷等應按批次進行抽查，部分供方還會進行超聲波探傷復驗。對于化學成分，10.9級的高強度螺栓P、S的含量應分別≤0.02%，且P、S的含量總和應分別≤0.03%，這是驗收10.9級的高強度螺栓重要的一個化學成分指標，在原材料復驗時就應嚴格控制。供方應保證各項復驗完全合格才能投料進行下工序的生產(chǎn)，同時還須做好原材料的標識，避免混料。

2.2.2.3 制造過程

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

鍛造過程應根據(jù)圖紙、螺栓工藝、標準等編制鍛造工藝文件、鍛造質量控制卡。因10.9級風機高強度螺栓通常采用熱鍛方式、流水鍛造，所以應定時有專人對鍛造溫度進行監(jiān)控，確保實際鍛造溫度符合鍛造工藝文件要求。

標準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目。對熱處理工序應除具備精確控溫和保溫要求外，還應具備防止脫碳或滲碳的控制工藝，設備除應配置有碳分控制和溫度控制之外，還應有連續(xù)的溫度和碳分記錄。

10.9 級高強度螺栓應在校直后100%進行磁粉探傷，供方應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可的Ⅱ級證書對無損檢測報告進行審批。

10.9 級高強度螺栓的表面處理應以不影響螺栓的使用性能的前提下進行，有發(fā)黑處理、鍍鋅達克羅等方法，根據(jù)風場的實際情況會在技術協(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。鍍鋅達克羅不同供方會有不同設備、不同工藝，但應注意控制鍍鋅層的厚度。部分供方鍍鋅達克羅處理為外委處理，此時應檢查供方對二次外委供方的受控情況。

2.2.2.4 產(chǎn)品實物質量

風機高強度螺栓的實物質量分實物表面質量和螺栓性能。

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

風機高強度螺栓每批次隨機抽取1% （但不少于2件）的零件回公司檢驗，進行化學成分分析、機械和物理性能檢測。螺栓的性能應100%合格，否則認為此批次螺栓不合格。

2.2.2.5 完工報告

風機高強度螺栓在完工經(jīng)檢查合格后，隨機發(fā)貨至公司的文件應包括原材料的合格證 （或材質證書）、熱處理報告、理化性能檢測報告及產(chǎn)品的合格證。

3 風機高強度螺栓的FAI的實施

根據(jù)風機高強度螺栓FAI檢驗要點，對山東高強緊固件有限公司為公司生產(chǎn)的風機高強度螺栓從人、機、料、法、環(huán)、測等六要素進行了確認，山東高強緊固件有限公司各崗位人員都經(jīng)過了專業(yè)培訓，特殊崗位取得了相應資質的證書；設備情況能夠滿足批量生產(chǎn)風機高強度螺栓的需要；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簽字；螺栓現(xiàn)場生產(chǎn)環(huán)境能達到產(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。

員工從文件的準備、原材料的檢驗、制造過程、產(chǎn)品實物質量、完工報告等方面對首批次螺栓進行全面檢驗，經(jīng)驗證該首批次螺栓能滿足公司訂貨合同、技術協(xié)議、采購規(guī)范及相關技術標準要求，出具FAI結論報告，允許山東高強緊固件有限公司可繼續(xù)為公司生產(chǎn)后續(xù)的風機高強度螺栓。從后續(xù)產(chǎn)品質量情況來看，此次FAI有效控制了批量不合格事件的發(fā)生。

4 結束語

風機高強度螺栓及其FAI的重要性毋容置疑，通過對供方FAI的策劃及嚴格控制，對供方人、機、料、法、環(huán)、測生產(chǎn)過程六要素確認，從文件的準備、原材料的檢驗、制造過程、產(chǎn)品實物質量、完工報告等方面進行檢查，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措施，以防止批次性不合格品發(fā)生。

總之，通過對風機高強度螺栓FAI的控制，形成 “預防為主、檢驗把關”的思路，對風機高強度螺栓后期批量生產(chǎn)的質量保證具有重要意義。