林春風，范茂宸

（中國石油遼陽石油化纖公司機械檢修部，遼寧遼陽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，范茂宸

（中國石油遼陽石油化纖公司機械檢修部，遼寧遼陽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償元件，同時它也是整個管道系統(tǒng)中最薄弱的一個環(huán)節(jié)，它的制造質(zhì)量決定了整個管道系統(tǒng)的運行質(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，工藝紀律執(zhí)行和管理松馳，質(zhì)量保證體系不完善等問題，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、煉油等關鍵設備的管道，如果膨脹節(jié)出現(xiàn)質(zhì)量事故，帶來的損害將不可估量。

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＞25O mm。焊縫最多條數(shù)按表1規(guī)定。

剪切下料時應注意對接板的毛刺要翻向同側并與焊接的正面在一側，毛刺高度一般＜0.3 mm。嚴格控制板面的形狀誤差，對角線誤差應控制不超過GB/1800.3-1998規(guī)定的JS10級。嚴格控制備層周長尺寸，保證套裝間隙＜0.5 mm。操作時嚴格保護板材表面，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焊焊接。焊接時應使焊接熱影響區(qū)盡量小，氬氣保護充分，不允許產(chǎn)生過燒、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)時必須注意以下2點。

（1）板材焊前清理。氬弧焊對材料的表面質(zhì)量要求很高，焊前必須經(jīng)過嚴格清理。清除工件焊口附近兩側表面至少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溶液清洗。去除氧化膜可采取機械清理或化學清理方法。清理后至焊接前的貯存時間一般不超過24 h。

表1 焊縫最多條數(shù)

（2）焊接工藝參數(shù)。對于厚度＜0.5 mm的不銹鋼板，焊接電流≤30 A，焊速≥22 m/h（表2），同時還要考慮焊速對氣體保護效果的影響。焊速過大，保護氣體嚴重偏后，使鎢極端部、弧柱、熔池暴露在空氣中。因此必須采取相應措施，如加大保護氣體流量或?qū)⒑妇媲皟A一定角度，以起到良好的保護作用。為了加強氣體保護，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)處于保護之中，還可以在背面通氬氣墊板。

表2 焊接工藝參數(shù)

對于厚度＜2 mm鋼板焊接質(zhì)量的評定采用拍片的方法。因為這么薄的板存在＞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無裂紋、氣孔、咬邊和對口錯邊。凹坑、下塌和余高均不應大于壁厚的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效果，如焊縫顏色銀白、金黃，保護效果最好；藍色，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。套裝前要認真做好清理。如果層間有硬的雜物，套裝時會造成板面劃傷和成型時表面出現(xiàn)凸痕。如果層間有水和油，會影響波紋管與法蘭焊質(zhì)量。在高溫下運行會造成層間水汽化膨脹影響波紋管性能，也會降低波紋管壽命，甚至造成質(zhì)量事故。多層波紋管各層縱縫位置應均勻錯開。

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階段，第一階段管材在管內(nèi)液體壓力作用下進行約束脹形，其脹形程度比較小，目的是使各個成形中間模板定位。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)壓力的情況下進行軸向壓縮脹形，進而制成金屬波紋管。

（2）液壓成形特性。采用軸向壓縮脹形的結果，使脹形區(qū)的應力、應變狀態(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的壓力值。如果脹形壓力P值過大，則坯料破裂。如果脹形壓力P過小，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；缺點是成形裝置需要嚴格密封，以防脹形時達不到脹形壓力和液體泄漏。

（3）液壓成形工藝要點。針對液壓成型的特點，首先在安裝模具時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波高、波距、波紋長度進行控制，公差按GB/1800.3-1998規(guī)定的JS18級進行控制。再次，當波紋管波數(shù)較多時，波紋管壓制容易出現(xiàn)失穩(wěn)現(xiàn)象，這時應緩慢壓制，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構。這種結構的膨脹節(jié)法蘭用量較大，法蘭的制造質(zhì)量非常關鍵。制造法蘭的鋼板應經(jīng)超聲檢測，無分層缺陷。拼焊法蘭必須采用全焊透結構，并且在焊后機械加工前進行熱處理。制造法蘭的材料必須符合設計要求，生產(chǎn)中要嚴格按設計要求施工。接管是受壓元件，必須用符合標準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度要求，必須嚴格按設計要求制造。

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、組合焊及其他結構件的焊接。

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

（2）組合焊及其他結構件的焊接包括中間法蘭對焊、接管與法蘭焊接、標準法蘭與接管焊接、導向塊焊接、支耳筋板焊接等。施焊時應嚴加保護，防止焊接飛濺物燒傷波紋管表面，成為點蝕源。對于有氣密性要求的焊縫，如中間法蘭對焊和接管與法蘭焊接，多層焊間必須嚴格清渣，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，對管道的正常運行起關鍵作用，為了保證產(chǎn)品質(zhì)量應建立有效的質(zhì)量保證體系，對生產(chǎn)的全過程進行預防和控制。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)量能夠達到設計要求，進廠后材料一律復檢（包括不銹鋼板、鋼板等材料的化學成份分析和機械性能實驗），不合格堅決禁用。其次，生產(chǎn)過程中要嚴格控制特殊過程質(zhì)量，特殊過程（如焊接、成型、無損檢測、試驗）必須進行嚴格的檢驗并有詳盡的檢驗記錄和嚴格的工藝監(jiān)督。生產(chǎn)現(xiàn)場應有明顯的檢驗和試驗狀態(tài)標識，保證生產(chǎn)活動合理有序地進行。各工序憑檢驗員的檢驗標識進行交接，沒有標識、標識錯誤、不合格的零部件不許轉(zhuǎn)序，下道工序有權拒收沒有合格標識的產(chǎn)品。最后是成品入庫前要全面檢驗并有詳細的記錄和產(chǎn)品成品標識并具有可追溯性。

[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.實用焊接技術手冊[M].石家莊：河北科學技術出版社，2002.

[4]JB/T 4730.1-4730.6-2005承壓設備無損檢測[S].

〔編輯 李波〕

TQ055.8

B

10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2017.01.28