离心机筛蓝制造的工艺控制

离心机筛蓝制造的工艺控制
陈广钊;马志坚;李晓
【摘要】介绍了双相不锈钢材料制造离心机筛蓝的结构特点，在筛蓝制造过程中，如果用常规的加工方法进行制造，容易出现制造各环节的加工偏差累积大于加工余量，导致尺寸超差，达不到图样要求的加工精度；针对制造过程中发现的问题，从制造工艺过程各个环节进行分析，提出了相应的改进和控制的措施，保证产品的加工质量，通过实践，得到满意的效果。

%The structural characteristic of centrifuge rotor, which was made of duplex stainless steel, was introduced. During the manufacturing process, the regular manufacturing method easily caused the cumulation of manufacturing deviation in the steps of manufacturing process greater than the manufacturing remainders. It led
to the difference of measurement exceeding the standard, which meant
the standard of the manufacturing accuracy set by the blueprints could not be met. Aiming at the above issues found in the manufacturing process,
the steps of the manufacturing process were analyzed and the improvement and quality control measures of manufacturing process were presented. The improvements and quality control measures guaranteed
the level of the process quality and lead to a satisfied result in the productive process.
【期刊名称】《广州化工》
【年(卷),期】2015(000)011
【总页数】3页(P170-172)
【关键词】双相不锈钢;制造精度;制造工艺
【作者】陈广钊;马志坚;李晓
【作者单位】广州华利恒化工装备有限公司，广东广州 511442;广州华利恒化工
装备有限公司，广东广州 511442;广州华利恒化工装备有限公司，广东广州511442
【正文语种】中文
【中图分类】TQ051.8
离心机设备广泛应用于化工、医药、食品等行业，离心机的筛蓝是主要部件，其特点是:转速高、重量较大、受到振动载荷和介质腐蚀等工况，故要求加工精度高;采
用双相不锈钢材料制造离心机筛蓝有较高的综合力学性能和耐腐蚀性能好等优点。

我公司对离心机筛蓝进行铆焊件加工，主要制造过程为:材料检验验收、划线下料、刨边、预弯(压头)、卷筒、组装、焊接、无损检测的工序。

在制造过程时，受到各环节的制造精度、纵向和环向焊接变形收缩的影响，如采用常规的制造工艺，容易出现尺寸超差，局部出现加工余量不足的现象(俗称“黑皮”现象)，为了保证图样规定的机加工尺寸精度，对其制造工艺提出了严格要求，从制造工艺各环节采取措施并加以改进和控制，通过实践，达到预期效果，为制造双相不锈钢离心机筛蓝积累了的经验。

1 产品结构
离心机筛蓝由拦液板、筛蓝身和底板组成，原材料为UNS S32205 厚度均为28 mm，筛蓝主体尺寸内径为Ф1594 mm，高度为1160 mm，筛蓝基本结构如图
1 所示;筛蓝身壁厚内和外的机加工余量各为3 mm。

图1 筛蓝基本结构
2 存在问题
制造完毕后转机械加工工序时，发现部分筛蓝身的外圆端部及其纵焊缝位置出现局部不够加工的问题，有“黑皮”现象，如图2、图3 所示;按常规的铆焊制造方法
难以达到其设计图样的精度要求，易出现尺寸超差。

图2 筛蓝身外圆端部出现“黑皮”现象
图3 筛蓝身外圆端部纵焊缝位置出现“黑皮”现象
3 原因分析
(1)筛蓝身铆焊加工精度，受到原材料实际板厚、下料尺寸、预弯半径、卷筒圆度、纵向焊接接头棱角度及错边量等综合因素影响，容易引起公差累积，导致制造精度达不到机加工的要求。

(2)图样中采用纵缝双U 型坡口(如图4)角度和截面尺寸偏大，容易导致焊后筛蓝
身焊缝区纵向收缩引起的横向应力作用较大，焊缝变形收缩量增大;当焊缝的层次
和焊接顺序不合理时，容易引起角变形，使筛蓝身纵向焊接接头棱角度增大，难以校圆［1］。

图4 纵缝坡口形式
(3)图样中拦液板、底板和筛蓝身坡口形式采用如图5 坡口形式，通常焊缝清根方
法采用手工碳弧气刨+砂轮机打磨，这样会对焊缝及母材受到急速加热和冷却、坡口内渗碳、刨偏、歪斜和深浅不匀的现象，带来焊后产生应力不均匀，导致筛蓝身上下端部不均匀的变形收缩量增大。

图5 拦液板、底板和筛蓝身坡口形式
(4)图5 中拦液板、底板和筛蓝身的坡口组装间隙为2 mm，当组装时不均匀，焊
缝的收缩量不均匀，导致局部出现尺寸超差。

(5)施焊时焊接规范参数偏大、层间温度过高或焊接层次分布不合理等导致局部焊
后产生变形收缩不均匀，而出现尺寸超差。

(6)综合以上筛蓝身圆筒制造加工偏差和焊接变形收缩产生的累积偏差大于加工余量，出现尺寸超差。

4 改进与控制措施
综合以上原因分析，对制造过程每一个环节的制造偏差，偏差的积累会对最终的结果做成影响，故需要对制造全过程的加工精度提出要求，并加以控制，防止出现积累超差，采取以下改进和控制措施:
(1)对原材料的控制:S32205 板材应符合ASTM A240/A240M 标准中规定，对外
观尺寸进行检查，测量板材的实际厚度作为准确计算下料尺寸的依据之一。

(2)下料控制
①筛蓝身下料尺寸的计算以圆筒中径为基准，要考虑切割余量、边缘(刨边)余量、纵缝横向变形收缩量和拦液板、底板与筛蓝身焊接的环向变形收缩量;对接焊缝横
向变形收缩量的估算公式［2］:
式中:ΔΒ——对接缝的横向变形收缩量，mm
Aw——焊缝的横截面积，mm2
δ——焊件的厚度，mm
k——系数X 形坡口时，焊条电弧焊k=0.12
②板料划线:边长控制误差小于1.0 mm，对角线公差控制在小于1.5 mm。

划线检查合格后，在长方形板料的四个内直角，作平行于两直角边线的检查线，距离为
50 mm，两检查线及其与两直角边线交点打佯冲孔(佯冲孔的深度应小于0.5 mm)，分别为刨边加工的检查线和加工线。

③下料切割应采用数控等离子切割板料，切割余量为8 mm。

采用刨边机加工坡口，控制误差小于0.5 mm。

(3)预弯控制
对筛蓝身板料长度方向的两端进行预弯，预弯长度不小于300 mm，用弦长300 mm 的内样板进行测量，预弯部分圆弧与内样板间隔检查小于0.5 mm。

(4)卷筒:筛蓝身板料预弯后，将放入三辊卷板机上、下辊之间进行滚卷前必须使板
料的母线与辊轴平行，且板料的纵向中心线与辊的轴线保持相互垂直，防止钢板在滚卷过程中产生扭斜。

每卷一次行程，便适当下调上辊一次，经多次滚卷至板料弯曲成所要求的曲率。

滚卷过程中要随时用内样板测量，观察是否达到曲率要求，并注意不得过卷。

当卷制达到要求曲率时，还应在此曲率下多卷几次，以使其变形均匀和释放内应力，减少回弹［3］。

(5)筛蓝身纵向焊接接头对口错边量控制小于0.5 mm。

(6)筛蓝身纵缝焊接
①焊接工艺焊前依据NB/T47014－2011《承压设备焊接工艺评定》进行评定，
用合格的焊接工艺评定编制焊接工艺规程，并严格按照焊接工艺规范施焊［4］。

②施焊焊工要求按照TSG Z6002－2010《特种设备焊接操作人员考核细则》考核，取得SMAW－FeIV－1G－12－Fef4 或SMAWFeIV－2FG－12/51－Fef4 合格项目，才能担任相应项目的焊接［5］。

③纵缝采用坡口形式圆筒纵焊缝的坡口形式采用X 型坡口角度为60°、钝边和间
隙均为1 mm，如图6 所示［6］。

图6 采用纵缝焊接坡口
④纵缝施焊工艺规范
表1 焊接工艺规范工艺标准焊接层次 1 ～6，8 盖面焊7，9焊接方法 SMAW SMAW焊材型号 E2209－16 E2209－16规格/mm Ф4 Ф4电源种类 DCEP DCEP电弧电压/V 24±224±2焊接电流/A 155 155焊接速度/(cm/min) 23.8 17层间温度/℃ 60 60
⑤焊接顺序
采用正反面均匀对称施焊，背面用砂轮机打磨清根，采用渗透检测确认背面清根干净，焊接顺序按图7 所示。

层间清理和焊后清理焊渣、飞溅物。

图7 纵缝焊接顺序
(7)焊后将焊缝打磨至与母材基本平齐后，才对筛蓝身进行校圆，并检查筛蓝身各部位内圆与内样板间隔控制小于0.5 mm。

(8)组装拦液板、底板与筛蓝身，增加拦液板及底板的外圆直径，使拦液板、底板与筛蓝身的坡口组装间隙由2 mm 改为0.5 mm，尽量减少拦液板、底板与筛蓝身两个端部的焊接环向变形收缩。

(9)拦液板、底板与筛蓝身的焊接
①改进坡口形式Ⅰ、Ⅱ，如图8、图9 所示。

图8 改进坡口形式Ⅰ
图9 改进坡口形式Ⅱ
②拦液板、底板与筛蓝身焊接顺序先在内侧焊接1 ～3 层(如图8 所示)，再在外面用机械加工方法加工坡口并进行清根(如图9 所示)，采用渗透检测确认背面清根干净，然后采用正反面均匀对称施焊，按图10 中的焊接顺序焊接4 ～11 层，如图10 所示。

图10 拦液板、底板与筛蓝身焊接顺序示意图
③拦液板、底板与筛蓝身施焊工艺规范与第5.6.4 条相同，层间和焊后清理焊渣飞溅物。

(10)拦液板和底板用压力机进行矫正;对筛蓝整体尺寸进行检验、检测控制在图样规定的范围内。

5 结语
对于精度要求高的离心机筛篮铆焊制造，应预先制定详细制造工艺，从制造工艺及
焊接工艺各环节过程中都考虑变形收缩量，采取相应措施防止公差累积过大，并加强质量管理控制措施，落实质量检验计划中的过程检验、测量要求，保证了产品的加工质量，得到满意的效果。

参考文献
［1］陈祝年.焊接工程师手册［M］.机械工业出版社，2002:1251－1284.
［2］宗培言主编.焊接结构制造技术手册［M］.上海科学技术出版社，2012:76
－78.
［3］沈阳大学宗培言主编.焊接结构制造技术与装备［M］.机械工业出版社，2010:59－121.
［4］国家能源局.NB/T47014－2011 承压设备焊接工艺评定［S］.北京:新华出
版社，2011.
［5］国家质量监督检验检疫总局.TSG Z6002－2010 特种设备焊接操作人员考核细则［S］.北京:新华出版社，2010.
［6］国家质量监督检验检疫总局，国家标准化委员会.GB/T 985.1－2008 气焊、焊条电弧焊、气体保护焊和高能束焊的推荐坡口［S］.北京:中国标准出版社，2008.。