林軍 靳昭軍

摘要：大型回旋加速器非標(biāo)設(shè)備往往存在技術(shù)難度大、精度要求高、加工周期長(zhǎng)、過(guò)程控制復(fù)雜等特點(diǎn)，其特點(diǎn)給采購(gòu)工作帶來(lái)了很大的困難。本文通過(guò)對(duì)大型回旋加速器非標(biāo)設(shè)備采購(gòu)工作難點(diǎn)分析，從供應(yīng)商評(píng)價(jià)、關(guān)鍵技術(shù)控制、進(jìn)度控制、監(jiān)造、檢驗(yàn)、驗(yàn)收等環(huán)節(jié)就如何做好采購(gòu)工作進(jìn)行了詳細(xì)分析和闡述，對(duì)非標(biāo)設(shè)備的采購(gòu)工作提供了成功的管理經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：回旋加速器;非標(biāo)設(shè)備;采購(gòu)控制

1、大型回旋加速器的構(gòu)成

回旋加速器是利用磁場(chǎng)和電場(chǎng)共同使帶電粒子做回旋運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)中經(jīng)高頻電場(chǎng)反復(fù)加速的裝置。而大型回旋加速器，如100MeV回旋加速器主磁鐵：直徑6160mm，高度2820mm，總重量435t。

大型回旋加速器在國(guó)防及科研領(lǐng)域，如航天器電子元器件單粒子效應(yīng)研究，抗輻射加固，宇航生物學(xué)效應(yīng)研究，原子核物理及核天體物理研究等方面具有重要應(yīng)用。在國(guó)民經(jīng)濟(jì)及大眾健康領(lǐng)域，如核醫(yī)學(xué)診斷PET、SPECT所用的放射性同位素生產(chǎn)，癌癥腫瘤的質(zhì)子及重離子治療等方面的作用也舉足輕重。

大型回旋加速器的組成主要包括主磁鐵系統(tǒng)，高頻系統(tǒng)，離子源中心區(qū)系統(tǒng)，引出系統(tǒng)，真空系統(tǒng)，磁場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)，束流診斷系統(tǒng)等主工藝系統(tǒng);以及控制、電源電氣、氣動(dòng)、水冷等輔助系統(tǒng)﹝1﹞。其中，主磁鐵、線圈、高頻腔、真空室等關(guān)鍵部件均為非標(biāo)設(shè)備，因此，做好非標(biāo)設(shè)備的采購(gòu)工作將直接影響到回旋加速器性能和質(zhì)量。

2、非標(biāo)設(shè)備采購(gòu)的難點(diǎn)分析

由于回旋加速器的應(yīng)用面非常廣泛，而不同的應(yīng)用所需要加速粒子的種類、能量、流強(qiáng)各不相同，因此，回旋加速器的輔助系統(tǒng)可以進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，但回旋加速器的主工藝系統(tǒng)的部件通常都是非標(biāo)設(shè)備，其采購(gòu)的難點(diǎn)主要在供方的選擇、加工制造過(guò)程的控制等方面。

大型回旋加速器具有精度高、工藝復(fù)雜、可復(fù)制性差、風(fēng)險(xiǎn)不確定等特性。如主磁鐵設(shè)備，體積大、重量大、精度要求高，可選擇的供方必須是具備大型裝置熱處理、機(jī)加工能力的生產(chǎn)企業(yè)，更重要的是技術(shù)上要能夠?qū)崿F(xiàn)碳含量和碳含量偏差方面的要求，機(jī)加工精度的要求等。因此，可選供方很少，選擇難度較大。在非標(biāo)設(shè)備的采購(gòu)中，如100MeV回旋加速器主磁鐵，從加工難度來(lái)看，蓋板6160mm，凈重128噸，底面平面度允差0.05mm，平行度允差0.06mm，同軸度允差0.05mm，底面粗糙度Ra1.6，磁極扇角度47°±0.0012°，其加工制造過(guò)程控制難度很大。

主磁鐵的關(guān)鍵作用是產(chǎn)生滿足要求的磁場(chǎng)分布，而影響磁性能的關(guān)鍵是材料的合金成分，特別是碳元素的含量，磁性能對(duì)材料均勻性、工件間及每個(gè)工件內(nèi)部的化學(xué)成分的偏差有嚴(yán)格的要求。大型毛坯件制造過(guò)程內(nèi)部可能會(huì)出現(xiàn)氣孔、縮松、雜質(zhì)等缺陷，也可能對(duì)磁場(chǎng)分布產(chǎn)生影響。磁極氣隙精度直接關(guān)系到整機(jī)的成敗，決定著束流大小、品質(zhì)。磁極氣隙公差要求極高，而要保證磁極氣隙精度，就要保證關(guān)鍵部件的幾何精度及整體裝配精度。因此影響主磁鐵質(zhì)量的主要因素是關(guān)鍵部件的材質(zhì)、幾何尺寸精度和相對(duì)位置，分別需要在熱加工、冷加工和裝配階段進(jìn)行控制。

高頻腔采用雙內(nèi)桿的內(nèi)導(dǎo)體的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，關(guān)鍵部件包括腔體外殼、Dee板和內(nèi)桿。全部采用無(wú)氧銅材料、腔體冷卻包括上述部件的冷卻。冷卻水管與上述部件的焊接工藝由于國(guó)內(nèi)沒(méi)有類似大型無(wú)氧銅加工的經(jīng)驗(yàn)，技術(shù)難度非常大﹝2﹞。

3、供應(yīng)商的評(píng)價(jià)與選擇

以主磁鐵為例，其采購(gòu)過(guò)程控制主要體現(xiàn)在供方評(píng)價(jià)、熱加工、冷加工、總體裝配、運(yùn)輸?shù)热^(guò)程，需要在人、機(jī)、料、法、環(huán)等各個(gè)方面進(jìn)行合理控制，主要從以下幾個(gè)方面做好供方的選擇：（1）對(duì)加工制造單位進(jìn)行廣泛、深入調(diào)研。尋找能夠承擔(dān)主磁鐵加工的潛在供方，對(duì)潛在供方的質(zhì)保能力、技術(shù)能力和商務(wù)能力進(jìn)行評(píng)價(jià);（2）就主磁鐵加工制造向制造行業(yè)專家進(jìn)行咨詢，充分了解加工制造行業(yè)的特點(diǎn)，并對(duì)主磁鐵設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的可行性進(jìn)行充分的論證;（3）與供應(yīng)商進(jìn)行深入的技術(shù)交流，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)技術(shù)要求與供應(yīng)商加工條件的對(duì)接;（4）通過(guò)招標(biāo)方式對(duì)潛在供方進(jìn)行比較與選擇，確定優(yōu)選供方。

4、采購(gòu)過(guò)程的執(zhí)行與控制

主磁鐵系統(tǒng)是回旋加速器的關(guān)鍵部件，在整個(gè)大型回旋加速器非標(biāo)設(shè)備采購(gòu)中具有重量最大、加工周期最長(zhǎng)、涉及到的加工程序最多，為此，就其采購(gòu)控制進(jìn)行深入的分析。

4.1采購(gòu)過(guò)程進(jìn)度的控制

非標(biāo)設(shè)備加工前，供應(yīng)商需提供生產(chǎn)進(jìn)度計(jì)劃、質(zhì)量控制計(jì)劃、周報(bào)工作計(jì)劃等文件。通過(guò)以下幾個(gè)方面進(jìn)行進(jìn)度控制：（1）加強(qiáng)供應(yīng)商進(jìn)度周報(bào)的追詢跟蹤，并形成記錄，規(guī)定周報(bào)必須寫(xiě)明本周完成哪些工作，存在什么問(wèn)題，下周工作內(nèi)容，通過(guò)這些可以了解非標(biāo)設(shè)備的加工情況;（2）加強(qiáng)源地檢查的頻次，根據(jù)往來(lái)文件、電話、周報(bào)等交流，適時(shí)派人員赴源地進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)跟蹤檢查;（3）加強(qiáng)質(zhì)量控制點(diǎn)的監(jiān)督見(jiàn)證，確保每一加工環(huán)節(jié)合格;（4）檢查進(jìn)度計(jì)劃的執(zhí)行情況，及時(shí)進(jìn)行總結(jié)和糾偏。

4.2 關(guān)鍵技術(shù)的分析與解決

主磁鐵不但精度高，而且對(duì)材料的化學(xué)成分、磁場(chǎng)性能都有嚴(yán)格的要求，給加工方案的選擇、確定帶來(lái)巨大挑戰(zhàn)。在確定和實(shí)施技術(shù)方案時(shí)應(yīng)采取以下措施：（1）熱加工、冷加工、裝配、測(cè)量方案均要科學(xué)論證、嚴(yán)格實(shí)施;（2）重要工序在工藝實(shí)施前由工藝人員向工人進(jìn)行技術(shù)培訓(xùn)，明確技術(shù)要求、技術(shù)接口;（3）在工藝方案的基礎(chǔ)上制定質(zhì)量計(jì)劃，關(guān)鍵工序質(zhì)控人員要全程跟蹤或進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)見(jiàn)證，見(jiàn)證意見(jiàn)關(guān)閉后才能進(jìn)入下一個(gè)工序。

總之，主磁鐵在整個(gè)加工過(guò)程中均由各專業(yè)技術(shù)人員與加工人員一起密切配合，嚴(yán)格做到自檢、互檢、專檢，從而保證了全過(guò)程的零差錯(cuò)。

4.3監(jiān)造過(guò)程的管理

主磁鐵加工過(guò)程的監(jiān)造主要以駐廠監(jiān)造的方式進(jìn)行，技術(shù)人員與采購(gòu)人員到供應(yīng)商單位參與主磁鐵的冶煉、毛坯件的加工、零部件的加工、上下磁極磁軛的裝配、真空檢漏、螺旋升降機(jī)構(gòu)安裝、功能性測(cè)試等過(guò)程。每一過(guò)程均會(huì)涉及各專業(yè)技術(shù)人員與供應(yīng)商交流、配合。

主磁鐵的采購(gòu)合同中明確規(guī)定了質(zhì)量保證條款及質(zhì)量控制計(jì)劃的編制，合理選擇了R、W、H見(jiàn)證點(diǎn)，根據(jù)質(zhì)量計(jì)劃的相關(guān)程序進(jìn)行見(jiàn)證、檢驗(yàn)等。值得注意的就是R點(diǎn)，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，W點(diǎn)及H點(diǎn)一般不易被忽略，因?yàn)橐ＷC設(shè)備的出廠質(zhì)量和工期，對(duì)W點(diǎn)及H點(diǎn)基本全部進(jìn)行了源地驗(yàn)收并簽字。而R點(diǎn)容易被忽略，如：材料進(jìn)廠后必須依據(jù)材質(zhì)單建立臺(tái)賬，再進(jìn)行復(fù)檢復(fù)驗(yàn)并記錄在案，必須保證材料的合格、資料的完整，質(zhì)量控制人員才能在質(zhì)量計(jì)劃上簽字。

4.3.1監(jiān)造過(guò)程的環(huán)境管理

主磁鐵為高精密設(shè)備，磁極、鑲條、芯柱等都裝在真空室內(nèi)，真空度要達(dá)到10-8Pa，裝配時(shí)需要滿足一定清潔度的環(huán)境才能開(kāi)展工作。為保證加工環(huán)境溫差不能過(guò)大。必須采取妥善措施，選擇、創(chuàng)造滿足要求的環(huán)境條件：（1）根據(jù)具體部件、工藝要求，選擇滿足一定清潔度、真空清洗、濕度符合要求的廠房，在技術(shù)規(guī)格書(shū)中也明確規(guī)定要求具備空調(diào)、密閉、清潔、溫濕度測(cè)量條件等;（2）關(guān)鍵工序選擇在溫度變化較小的時(shí)間段進(jìn)行;（3）在極端天氣條件，不能滿足溫度要求時(shí)，應(yīng)采取應(yīng)對(duì)措施。

4.3.2監(jiān)造過(guò)程的加工管理

主磁鐵的加工分為粗加工階段與精加工階段。粗加工過(guò)程主要控制加工余量，加工過(guò)程的變形量等。精加工過(guò)程的管理主要是按照?qǐng)D紙、技術(shù)規(guī)格書(shū)等的要求進(jìn)行管理。對(duì)于加工過(guò)程，精度控制與進(jìn)度控制的管理尤為重要。

4.3.3監(jiān)造過(guò)程裝配精度的管理

總體裝配精度取決于系統(tǒng)中各部件尺寸精度，以及各部件之間的裝配精度。要對(duì)各部件尺寸精度、裝配精度進(jìn)行嚴(yán)格檢測(cè)，根據(jù)檢測(cè)結(jié)果不斷調(diào)整。裝配過(guò)程中，還要通過(guò)對(duì)組合體的組合加工來(lái)消除累計(jì)誤差。檢測(cè)合格后，加工騎縫定位銷時(shí)嚴(yán)格按裝配方案執(zhí)行，以保證后期磁鐵運(yùn)輸、安裝、調(diào)試的裝配精度。

4.4檢驗(yàn)過(guò)程的管理

主磁鐵的檢驗(yàn)分階段分步驟進(jìn)行，在熱加工階段，主要控制毛坯件的化學(xué)成分，主要是碳元素，要求均勻性;毛坯件粗加工后通過(guò)超聲探傷檢驗(yàn)內(nèi)部缺陷;加工階段檢驗(yàn)零件的加工尺寸、粗糙度、垂直度、直線度等，必須滿足圖紙技術(shù)要求;裝配階段檢測(cè)相對(duì)位置誤差、裝配誤差、配合尺寸等;功能測(cè)試階段主要檢驗(yàn)主磁鐵的使用功能是否能夠滿足技術(shù)及使用要求，舉升裝置升降是否能夠達(dá)到設(shè)計(jì)要求等指標(biāo)。

總體裝配過(guò)程中對(duì)主磁鐵中各部件尺寸精度以及各部件之間的裝配精度進(jìn)行檢測(cè)，根據(jù)檢測(cè)結(jié)果不斷調(diào)整，關(guān)鍵檢測(cè)內(nèi)容包括：一致性檢測(cè)、磁極氣隙、表面光潔度等。裝配過(guò)程中，上磁極與上磁軛的裝配，由上磁極直接吊入上磁軛中心位置，下磁極與下磁軛裝配完成后需要對(duì)整體進(jìn)行翻轉(zhuǎn)，翻轉(zhuǎn)過(guò)程需控制墜落、碰傷等風(fēng)險(xiǎn)。最后將上磁極與上磁軛一起吊入下磁極與下磁軛的組合體上部，裝配過(guò)程有騎縫定位銷進(jìn)行定位。安裝完成后在進(jìn)行檢測(cè)。

4.5驗(yàn)收

主磁鐵的驗(yàn)收由源地驗(yàn)收和到貨檢查驗(yàn)收為主，源地驗(yàn)收通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試、按合同及技術(shù)規(guī)格書(shū)要求驗(yàn)收、專家組討論等形式驗(yàn)收，并對(duì)磁氣隙、上下磁極的錯(cuò)邊量、真空檢漏等進(jìn)行測(cè)量，均達(dá)到設(shè)計(jì)要求;到貨驗(yàn)收通過(guò)主磁鐵運(yùn)抵指定地點(diǎn)后進(jìn)行開(kāi)箱檢查、裝箱清單檢查、一致性檢查等。

5、結(jié)論

大型回旋加速器非標(biāo)設(shè)備的采購(gòu)技術(shù)難度大、精度要求高、加工周期長(zhǎng)、過(guò)程控制復(fù)雜。通過(guò)對(duì)采購(gòu)過(guò)程中的供應(yīng)商評(píng)價(jià)、關(guān)鍵技術(shù)控制、進(jìn)度控制、監(jiān)造過(guò)程管理、檢驗(yàn)過(guò)程管理、驗(yàn)收等環(huán)節(jié)的有效控制，保證了非標(biāo)設(shè)備的成功采購(gòu)，為大型回旋加速器的出束奠定了基礎(chǔ)。

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