资料名称：U型多层金属波纹管膨胀节的制造质量控制
作 者：矫建义等
1 前 言 波纹膨胀节是输送管道系统上安装使用的一种非常有效的补偿元件，同时它也是整个管道系统中最薄弱的一个环节，它的制造质量决定了整个管道系统的运行质量。在工业发达国家，波纹管的制造工艺已经成熟，产品质量比较稳定。在我国，波纹管制造虽有几十年的历史，真正大规模的制造和在管道系统中大量的使用还是近几年刚刚兴起的，特别是在石化、城建等部门应用最广泛，尤其是U型多层金属波纹管膨胀节。但是由于在制造工艺上较为粗糙，工艺纪律执行和管理松驰，质量保证体系不完善，产品质量不稳定，经常出现质量事故。根据中国膨胀节协会1994年(国内膨胀节质量现状及存在问题的初步调查报告)的结果，我国膨胀节失效原因缘于制造缺陷的高达26.6%。因此，如何提高波纹管膨胀节制造质量是我们面临的一个急待解决的问题。本文仅就U型多层金属波纹管膨胀节制造过程中的微观质量控制提出一些浮浅的见解。 2 波纹管膨胀节部件制造质量的控制
2.1 波纹管制造质量的控制
2.1.1 管坯下料
U型多层金属波纹管多用0.5mm以下的不锈钢板卷制而成。管坯不允许有环形焊缝，纵焊缝以最少为原则，并且相邻纵缝的间距应大于25Omm。焊缝最多条数按表1规定。 剪切下料时应注意对接板的毛刺要翻向同侧并与焊接的的正面在一侧，毛刺高度一般不得高于0.3mm。严格控制板面的形状误差，对角线误差应控制不超过GB/1800.3-1998规定的JS12级。严格控制备层周长尺寸，保证套装间隙不超过0.5mm。操作时严格保护板材表面，不得有大于钢板厚度下偏差的划痕、凹痕。
2.1.2管坯纵缝钨极氟弧焊
薄板波纹管管坯纵缝多用钨极氢弧自动焊进行焊接。焊接时应使焊接热影响区尽量小，氢气保护充分，不允许产生过烧、末焊透、不熔合、咬边、钨极夹渣等缺陷。304.316.321这些常用的板材都有良好的可焊性，但在生产时必须注意如下两点:
(1)做好板材焊前清理。氢弧焊对材料的表面质量要求很高，焊前必须经过严格清理。清除工件焊口附近两侧表面至少20mm范围内的油污、水份、灰尘和氧化膜等。否则在焊接过程中将影响屯弧稳定性，恶化焊缝成型，并有可能导致产生气孔、夹杂、不熔合等缺陷。去除油污灰尘可以用有机溶剂，如用汽油、丙酮、三氯乙烯、四氯化碳等擦洗，也可以配制专用化学溶液清洗。去除氧化膜可以采取机械清理或化学清理方法。需注意是清理后至焊接前的贮存时间一般不超过24小时。
(2)合理地控制焊接工艺参数。对于0·5mm以下的不锈钢板焊接电流选用的都较小，一般不超过30A，焊速一般在22m/h以上(具体参数见表2)。同时还要考虑焊速对气体保护效果的影响:焊速过大，保护气体严重偏后，使钨极端部、弧柱、熔池暴露在空气中。因此必须采取相应措施，如加大保护气体流量或将焊炬前倾一定角度，以保持良好的保护作用。为了加强气体保护、可在焊枪后面附加通有氢气的拖罩，使温度处于400C以上的焊缝和热影响区处于保护之中，还可以在背面采用通氢气的垫板。 对于厚度小于0·5mm钢板的焊接质量的评定采用拍片的方法是没有必要的。因为这么薄的板存在φ0.2mm以上气孔或夹杂的可能性极小，即使存在，用拍片的方法也难以发现。而外观检查是非常必要:焊缝表面应无裂纹、气孔、咬边和对口错边。凹坑、下塌和余高均不应大于壁厚的10%。焊缝宽度要均匀一致，反面焊宽为1一2mm。从焊缝颜色可以判断出保护效果的好坏(具体判断方法见表3) 2.1.3管坯的清理及套装
多层波纹管层间不得有水、油、污物等。套装前要认真做好清理。如果层间有硬的杂物，套装时会造成板面划伤和成型时表面出现凸痕。如果层间有水和油，会影响波纹管与法兰焊质量。在高温下运行会造成层间水汽化膨胀影响波纹管性能，也会降低波纹管寿命，甚至造成质量事故。多层波纹管各层纵缝位置应均匀错开。另外还有非常重要的一点:套装时应选择管坯端口平齐端在同一头，胀型时以平齐一端定位，从而保证波纹管端口与轴线的垂直度。
2.1.4 机械胀型
胀型时防止划伤波纹管表面，不得有大于板厚下偏差的划痕和凸凹等缺陷。不大于板厚下偏差的划痕和凸凹缺陷应用机械打磨方法消除。
胀型时必须以管坯平齐的一端定位，保证首波端面与轴线的垂直度，然后依次胀制其它波形。波高、波距、波纹长度公差按GB/1800·3一1998规定的JS18级进行控制。当波纹管波数较多时，波纹管的轴线容易产生弯曲。几何形状误差和尺寸误差超过标准规定的波纹管，在额定条件下运行时会产生失稳现象，因此不合格的波纹管不能用来制造膨胀节。
2.2 其它部件的制造
单层厚度小于0.5mm的多层波纹管常采用法兰式连接结构。该种结构的膨胀节法兰用量较大，法兰的制造质量非常关键。制造法兰的钢板应经超声检测，无分层缺陷。拼焊法兰必须采用全焊透结构，并且在焊后机械加工前进行热处理。制造法兰的材料必须符合设计要求，生产中要严格按设计要求施工。接管是受压元件，必须用符合标准要求的钢管或卷制钢管制造。
耳片、螺栓、铰座等零件虽然没有气密性要求但都有强度要求，必须严格按设计要求制造。 3 波纹管膨胀节总成焊接质量控制
总成焊接包括法兰焊、组合焊。
法兰焊是指波纹管与管式法兰、中间法兰进行氢弧焊接。要点是法兰与波纹端面贴严，以保证膨胀节端面与轴线的垂直度。焊接时不得用波纹管的内外表面接地引弧，施焊时电弧方向应对准厚件，防止焊速过慢或焊接电流过大绕穿波纹管口，造成波纹管外层或内层因屯流过大而被电弧烧蚀。这种情况在使用中不但强度低，而且也会造成波纹管层间进入介质。
组合焊包括中间法兰对焊、接管与法兰焊接、标准法兰与接管焊接、导向块焊接等。施焊时应严加保护，防止焊接飞溅物烧伤波纹管表面，成为点蚀源。对于有气密性要求的焊缝，如中间法兰对焊和接管与法兰焊接，多层焊间必须严格清渣，防止产生裂纹、气孔、夹
渣等缺陷。施焊前焊接部位氧化层必须清除掉。 4 波纹管膨胀节产品质量体系的建立
膨胀节是管道系统中最薄弱的部件，对管道的正常运行起关键作用，为了保证产品质量应建立有效的质量保证体系，对生产的全过程进行预防和控制。首先是原材料迸厂要有手续齐备的质量证明，保证所用材料的质量能够达到设计要求，进厂后材料一律要复检(包括不锈钢板、钢板等材料的化学成份分析和机械性能实验)，不合格坚决禁用。其次，生产过程中要严格控制特殊过程质量，特殊过程(如焊接、成型、无损检测、试验)必须进行严格的检验有详尽的检验记录和严格的工艺监督。生产中应有明显的检验和试验状态标识，保证生产活动合理有序地进行。各工序凭检验员的检验标识进行交接，没有标识、标识错误、不合格的零部件不许转序。下道工序有权拒收没有合格标识的产品。最后是成品入库前要全面检验并有详细的记录和产品成品标识并具有可追溯性。质量保证部门应经常开展质量分析活动，对存在的质量问题及时召开质量分析会，及时采取有效的预防和纠正措施，及时处理并做好记录和存档。同时还要有完善的用户服务制度，定期服务，及时反馈质量信息，及时改进产品质量。
检验用的计量器具、仪表等应定期校准，保证生产和检验中使用的计量器具、仪表在检定有效期内使用，并保证其有效性。
我们认为，只要从波纹管制造的全过程去控制产品质量，特别是加强工艺管理与控制，建立起完善而有效的质量保证体系，波纹管制造质量是能够控制的，我国的波纹管膨胀节质量也一定会上一个台阶。
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