張輝

（江蘇省特種設(shè)備安全監(jiān)督檢驗(yàn)研究院泰州分院，山東 泰州 225500）

不銹鋼焊接式烘筒由于其易清洗維護(hù)、傳熱效果好、筒體表面光滑、能承受內(nèi)壓等優(yōu)點(diǎn)受到廣大用戶的青睞，在紡織、印染等行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用，且量大面廣，但是，不銹鋼焊接式烘筒也是壓力容器的一種，屬于特種設(shè)備，關(guān)乎著人民的生命和財(cái)產(chǎn)安全，其安全質(zhì)量問題不容忽視。本文就一起不銹鋼焊接式烘筒的質(zhì)量問題進(jìn)行了分析和討論，并提出了自己的見解和建議。

1 質(zhì)量問題總體概況

1.1 烘筒主要技術(shù)要求

某烘筒廠生產(chǎn)的一批不銹鋼焊接式烘筒遭到客戶的質(zhì)量投訴，質(zhì)監(jiān)稽查部門會(huì)同特種設(shè)備監(jiān)察部門啟動(dòng)了質(zhì)量問題調(diào)查程序。該批次烘筒設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)如表1 所示。

表1 不銹鋼焊接式烘筒設(shè)計(jì)技術(shù)條件

1.2 質(zhì)量問題詳情

該批烘筒經(jīng)檢驗(yàn)合格并取得特種設(shè)備制造監(jiān)檢證書后交付客戶，客戶在驗(yàn)收時(shí)對這批烘筒進(jìn)行了抽檢，并對抽檢的該臺(tái)不銹鋼烘筒進(jìn)行多點(diǎn)壁厚測量（測量數(shù)據(jù)如表2 所示），發(fā)現(xiàn)筒體有一點(diǎn)實(shí)測壁厚1.78mm，小于設(shè)計(jì)最小厚度1.80mm，其余各點(diǎn)均在1.80～1.85，認(rèn)為該產(chǎn)品不合格，遂向制造單位和當(dāng)?shù)靥胤N設(shè)備監(jiān)察部門投訴。

表2 筒體(名義厚度2.0mm)壁厚測量數(shù)據(jù)

經(jīng)監(jiān)察部門、監(jiān)檢機(jī)構(gòu)、制造單位和使用單位確認(rèn)后一致認(rèn)為：該臺(tái)不銹鋼焊接式烘筒筒體厚度不符合圖紙規(guī)定的設(shè)計(jì)最小筒體厚度及FZ96025-2006《不銹鋼焊接式烘筒》標(biāo)準(zhǔn)中第4.8 條關(guān)于筒體厚度的要求，存在質(zhì)量問題。

1.3 質(zhì)量問題原因分析

1.3.1 材料方面

該批產(chǎn)品使用的板材為正規(guī)鋼廠生產(chǎn)的牌號為S30408的2.0×1500mm、2B 板，供貨狀態(tài)為固溶，其相關(guān)技術(shù)指標(biāo)符合GB/T25411-2017 的規(guī)定，并按照GB/T150.4-2011 中第5.1.2 條的要求復(fù)驗(yàn)力學(xué)性能合格。

1.3.2 設(shè)計(jì)方面

（1）設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的符合性。GB/T150.1-2011 中第4.3.7條規(guī)定，高合金鋼制壓力容器的殼體加工成型后不包括腐蝕裕量的最小厚度一般應(yīng)不小于2.0mm。該條文并未禁止殼體成型后最小厚度小于2.0mm，所以該不銹鋼烘筒筒體設(shè)計(jì)最小厚度為1.80mm 是符合GB/T150-2011 中該條要求的，并同時(shí)符合FZ96025-2006 中第4.8 條關(guān)于筒體內(nèi)徑小于570mm，公稱寬度小于等于2200mm 時(shí)，準(zhǔn)許其最小厚度大于等于1.80mm 的要求。

（2）強(qiáng)度校核。利用GB/T150.3-2011 中第3.3 條進(jìn)行內(nèi)壓圓筒強(qiáng)度校核。

式中，δ為筒體計(jì)算厚度，mm；Pc為計(jì)算壓力0.51MPa；Di為內(nèi)徑500mm；[]tσ 為設(shè)計(jì)溫度下筒體材料的許用應(yīng)力137MPa；φ 為焊接接頭系數(shù)0.85。

由公式（1）可計(jì)算出筒體計(jì)算厚度δ=1.10mm，小于筒體設(shè)計(jì)最小厚度1.80mm，由于腐蝕裕量為0mm，所以該設(shè)計(jì)的筒體強(qiáng)度是符合GB/T150-2011 標(biāo)準(zhǔn)要求的。

綜上，該不銹鋼焊接式烘筒在設(shè)計(jì)方面是符合要求的。

1.3.3 制造方面

式中，δe為烘筒制造成型時(shí)筒體實(shí)測壁厚，mm；δ1為筒體名義厚度，mm；C1為鋼板負(fù)偏差，mm；C2為腐蝕裕量，mm；C3為加工成型減薄量，mm。

（1）材料負(fù)偏差。在實(shí)際制造過程中，企業(yè)為了節(jié)約成本，往往采用負(fù)偏差較大的鋼板，由上述鋼板材料信息，根據(jù)GB/T24511-2017 中第5.1.2.4 條表4 可知，其厚度負(fù)偏差可為0.10mm。

（2）加工成型減薄量。①轆圓減薄及保證筒體粗糙度的拋光減薄，如果不加控制，減薄量可達(dá)0.20mm，甚至更薄。②焊接形成的錯(cuò)邊、咬邊等缺陷打磨及返修減薄，如果焊接成型時(shí)產(chǎn)生錯(cuò)邊、咬邊等焊接缺陷，造成的打磨及返修減薄更是加劇了筒體有效厚度的減少。③烘筒在制造流轉(zhuǎn)過程中造成的碰傷、劃傷等機(jī)械損傷打磨、修復(fù)減薄。

由公式（2）可知，如果不控制加工成型減薄量和鋼板負(fù)偏差，筒體的有效厚度極易小于設(shè)計(jì)最小厚度要求，造成產(chǎn)品不合格。

1.3.4 檢驗(yàn)方面

該廠檢驗(yàn)人員質(zhì)量把關(guān)不嚴(yán)，檢驗(yàn)工作不認(rèn)真，測厚儀未定期校準(zhǔn)保養(yǎng)，測點(diǎn)布置不合理，未重點(diǎn)測量易減薄部位，并未在產(chǎn)品從投料到加工成型制造流轉(zhuǎn)過程中的重要節(jié)點(diǎn)進(jìn)行系統(tǒng)有效檢驗(yàn)，導(dǎo)致不合格產(chǎn)品出廠，并被客戶投訴。

由以上分析可知，該臺(tái)不銹鋼焊接式烘筒的質(zhì)量問題主要是原材料控制、制造加工過程控制和檢驗(yàn)控制不當(dāng)造成的，設(shè)計(jì)方面是符合要求的。

1.4 制造廠整改措施

針對該類型的質(zhì)量問題，制造廠采用名義厚度2.5mm 的S30408 不銹鋼板代替原2.0mm 的S30408 不銹鋼板，來確保不再出現(xiàn)此類問題。產(chǎn)品制造完成后，經(jīng)測厚儀多點(diǎn)多部位測量數(shù)據(jù)如表3 所示，其結(jié)果是符合設(shè)計(jì)要求和產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)筒體壁厚大于等于1.8mm 要求的。

表3 筒體(名義厚度2.5mm)壁厚測量數(shù)據(jù)

2 對制造廠整改措施的不同見解與建議

2.1 對其整改措施的不同見解

用厚板代替薄板是解決了不銹鋼焊接式烘筒成型后筒體厚度不符合設(shè)計(jì)最小壁厚要求的問題，但是，同時(shí)也有不妥之處：使用厚板代替薄板增加了制造單位的材料成本；使用厚板代替薄板使該不銹鋼焊接式烘筒在工作中的傳熱效率降低，增加了使用單位的能耗成本；該種不銹鋼烘筒使用數(shù)量眾多，是一個(gè)成熟的產(chǎn)品，經(jīng)大量使用案例和試驗(yàn)驗(yàn)證，其強(qiáng)度能夠得到保證并確保安全使用，若控制得當(dāng)，筒體采用名義厚度2.0mm 不銹鋼板是可以保證其最小成型厚度不小于1.8mm 的；這與TSG21-2016 中第3.1.7 條中關(guān)于選材經(jīng)濟(jì)性和節(jié)能降耗原則不符，壓力容生產(chǎn)制造時(shí)，應(yīng)在充分考慮安全的同時(shí)也要兼顧經(jīng)濟(jì)和節(jié)能。

2.2 解決問題的關(guān)鍵措施

解決問題的關(guān)鍵在于使用名義厚度2.0mm 不銹鋼板，要想使產(chǎn)品最終筒體壁厚不小于1.8mm，應(yīng)建立嚴(yán)格的質(zhì)量保證體系，并采取有效的制造過程控制措施予以保證（如表4所示）。

表4 不銹鋼焊接式烘筒制造過程質(zhì)量控制措施

3 結(jié)語

由以上分析可知：

（1）該不銹鋼焊接式烘筒由最小成型壁厚不達(dá)標(biāo)造成的質(zhì)量問題，主要是采用較大負(fù)偏差鋼板和加工成型減薄導(dǎo)致。

（2）筒體采用名義厚度2.5mm 不銹鋼板代替名義厚度2.0mm 不銹鋼板，有效避免了筒體最小成型厚度小于設(shè)計(jì)最小壁厚的情況，但同時(shí)造成制造單位材料成本增加和使用單位能耗成本增加，在考慮安全的同時(shí)沒有兼顧經(jīng)濟(jì)和節(jié)能，與TSG21-2016 的安全、經(jīng)濟(jì)和節(jié)能原則不符。

（3）企業(yè)若加強(qiáng)管理，提高制造水平，制定正確有效的質(zhì)量保證體系并有效運(yùn)轉(zhuǎn)，對生產(chǎn)過程進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量控制，減少加工成型減薄量，同時(shí)避免使用較大負(fù)偏差的鋼板，是可以保證筒體使用名義厚度2.0mm 的不銹鋼板時(shí)，其最終成型壁厚不小于設(shè)計(jì)最小壁厚1.8mm。