揚(yáng)州巨人機(jī)械有限公司 田 軍

大型法蘭制造工藝研究

揚(yáng)州巨人機(jī)械有限公司 田 軍

隨著科技的進(jìn)步，現(xiàn)代石油化工企業(yè)朝著大型化、復(fù)雜化的方向發(fā)展。設(shè)備的大型化給制造企業(yè)帶來了機(jī)遇，但也帶來了更大的挑戰(zhàn)。在大型法蘭的生產(chǎn)制造過程中，由于法蘭坯料成環(huán)形，若用傳統(tǒng)的分瓣制作，如果大型法蘭分瓣過多，必然會(huì)增加焊接工作量，而且焊接帶來的變形也會(huì)增加；如果分瓣過少，就浪費(fèi)了原材料，造成了一定的經(jīng)濟(jì)損失。以揚(yáng)州巨人機(jī)械有限公司為例，該公司對大型法蘭制造工藝進(jìn)行了優(yōu)化，尤其是對于公稱直徑不小于1 000 mm的平焊法蘭，該公司總結(jié)出了一套優(yōu)化的生產(chǎn)工藝，滿足了工藝及生產(chǎn)需要。本文，筆者以甲型平焊法蘭（材質(zhì)為Q345R，型號為 JB/T4701–2000 RF 1000–0.25）為例，從下料、卷制、焊接、整形、熱處理等工序進(jìn)行闡述。

一、下料工藝

下料工藝是第一道工序，直接關(guān)系到制造法蘭的成敗。法蘭RF 1000–0.25制作工藝如圖1所示。

1.法蘭的具體參數(shù)為：DN＝1 000 mm，D＝1 130 mm，δ＝40 mm。法蘭下料內(nèi)、外徑方向需分別留出10 mm的切削余量，厚度方向需留出6 mm的切削余量。

2.關(guān)于下料長度L的確定，實(shí)踐表明，L＝法蘭中徑×π；即L＝π（DN＋D1）/2，計(jì)算得出L＝π（1 000＋1 130）/2＝3 345 mm。

由此可知，板條的下料尺寸L＝3 345 mm，B＝85 mm，厚度＝49 mm，取整為50 mm（用50 mm厚鋼板下料）。板條下料尺寸如圖2所示。

二、卷制工藝

卷制工藝有冷卷和熱卷兩種，筆者所在公司通常采用冷卷（B可以達(dá)到100 mm）的卷制工藝。卷制使用的設(shè)備為卷板機(jī)，卷制過程中要不斷調(diào)整精度，以達(dá)到所需要的圓度。通常，直徑方向誤差不超過3 mm。

三、焊接工藝

焊接施工中，雖然只有一道焊口，但考慮到焊接變形與焊接質(zhì)量，筆者所在公司采取X形坡口。首先，將環(huán)形坯料水平固定在龍門架夾具平臺上，然后進(jìn)行坡口加工，坡口加工先采用火焰進(jìn)行切割，然后用砂輪機(jī)磨制而成，要求坡口表面光滑、平整、無明顯凹槽，坡口表面及兩側(cè)無氧化鐵、雜質(zhì)、水分、油漬及分層等缺陷。

由于坯料的厚度較厚，選擇合適的焊接方法直接影響焊接產(chǎn)生的變形程度。筆者所在公司選擇手工焊進(jìn)行兩邊對稱焊接。若焊接不當(dāng)，仍有可能產(chǎn)生焊后變形。如，先焊完X坡口的一面，再焊接另一面；則先焊第一面時(shí)，結(jié)構(gòu)剛性還比較小，焊接變形較大，當(dāng)焊反面時(shí)，正面的焊縫已經(jīng)成型，結(jié)構(gòu)剛性大大增加，這時(shí)焊接引起的變形量比正面小，雖然兩者變形方向相反，但并不能完全抵消，最后仍保留第一面的變形方向。根據(jù)焊接工件的厚度及焊條直徑確定焊接層數(shù)，本例工件厚50 mm，分成10層進(jìn)行，每面5層，焊接采用正反對稱焊接，每層焊接完成后錘擊焊縫數(shù)次，以及待焊縫完全冷卻以后再卸掉工裝夾具，盡量消除焊接應(yīng)力。

焊接完成后，按JN4700要求進(jìn)行全面的RT或UT檢查，由于焊接部位是應(yīng)力集中和法蘭強(qiáng)度比較薄弱的部位，所以必須進(jìn)行無損檢測，且必須達(dá)到等級要求。UT檢查必須達(dá)到Ⅰ級合格，或者RT必須達(dá)到Ⅱ級合格，檢測方法按JB4730規(guī)定進(jìn)行。

四、整形工藝

整形工藝至關(guān)重要，若整形不到位，必然導(dǎo)致密封面加工余量不夠，筆者所在公司采取600 t液壓機(jī)進(jìn)行校平。法蘭圓環(huán)坯料在卷其制、焊接過程中存在扭曲、焊接變形等問題，通過校平，可以將坯料的平整度誤差控制在2 ～ 3 mm。

五、熱處理工藝

校平完的圓環(huán)坯料，都應(yīng)進(jìn)行消應(yīng)力退火處理。因?yàn)榘鍡l在卷制、焊接、校平過程中積累了大量應(yīng)力，退火處理可以使應(yīng)力得到釋放，提高焊縫的抗裂性能和韌性。此外，退火處理改變了焊縫及熱影響區(qū)的組織、結(jié)構(gòu)，加強(qiáng)了構(gòu)件的穩(wěn)定性，改善了坯料的切削加工性能。