石油鉆采機械產品鑄件的質量控制

魏亞迪

石油鉆采機械產品鑄件的質量控制

魏亞迪

（蘭州蘭石石油裝備工程有限公司質量管理部，甘肅蘭州730314）

鑄件產品在石油鉆采機械設備及其相關領域中應用廣泛，合格的鑄件是企業生產優質產品的保證。由于鑄件在石油鉆采機械中采用單件小批量鑄造，鑄件的質量不可避免受到設備能力、工藝方法、人員素質、原材料質量、管理方式等因素的影響。本論述依據APISpecQ1《石油天然氣行業制造企業質量管理體系規范》標準中產品生產過程控制對鑄件產品的相關要求，結合生產實踐，圍繞鑄件毛坯制造到加工過程控制要點及方法，詳細闡述了鑄件毛坯生產制造關鍵工序質量控制要素，進廠檢驗質量控制要素，鑄件加工過程中缺陷返修控制要素，鑄件不合格品管理具體措施。

石油鉆采機械；鑄件；質量控制；關鍵工序質量控制

石油鉆采機械使用的鑄件種類繁多、形狀各異，一般為單件小批量鑄造。本論述依據APISpecQ1《石油天然氣行業制造企業質量管理體系規范》標準，并結合蘭州蘭石石油裝備工程有限公司實際建立的質量管理體系，從鑄件毛坯的分類、供應商管理控制、進廠檢驗控制、返修控制、不合格品管理控制等方面闡述了鑄件的質量控制應關注的要素。

1　鑄件毛坯的分類

石油鉆采機械產品中鑄件，根據所用金屬材料的不同，分為鑄鋼件、鑄鐵件（灰鐵、球鐵）、有色鑄件。

鑄鋼件：普通碳素鋼鑄件，如結構零部件；合金鋼鑄件，如受力零部件。

鑄鐵件：灰鑄鐵件，如耐磨、減震零部件；球墨鑄鐵，如受力、強度、韌性、耐磨性要求較高的零部件。

有色鑄件：鑄鋁件，如各種軸承蓋等；鑄銅件，如各種軸承套等。

根據鑄件對最終產品特性的影響程度，將其分為關鍵鑄件和非關鍵鑄件兩類：

關鍵零部件鑄件：承受重載荷或中等載荷，工作條件復雜，用于構成鉆采產品部機關鍵部位或者重要部位的鑄件，鑄件損壞將直接影響產品的使用及整機安全，可能導致顧客嚴重或較重投訴。

非關鍵零部件鑄件：承受輕載荷或者不承受載荷，工作條件簡單，用于構成成鉆采產品部機一般部位的鑄件，鑄件損壞對產品質量影響較小，并且在出現問題后容易采取糾正措施。

2　供應商管理控制

鑄件的供應商應在公司最新版本“合格供方名單”中，供應商應對所有質量控制工作制定指導性文件來規范操作行為，對參與質量控制人員應進行培訓和評定，確保鑄件生產的全過程能得到有效的質量控制。對于關鍵鑄件的供應商需到現場進行考察，制定關鍵工序的檢驗停留點，應重點關注以下關鍵工序：

2.1造型工序

控制模型、扣箱尺寸，重要尺寸用樣板檢測并保持型腔清潔度；制作的砂型、砂芯涂料遍數是否符合圖紙及工藝要求。

2.2冶煉工序

控制爐前化份，P、S、H、O、N含量及夾雜物；控制出爐溫度、澆注溫度、澆注速度，必要時點澆冒口。

2.3清整工序

控制打箱時間，帶溫切割冒口溫度、修毛邊、刺粘砂。

2.4熱處理工序

控制擺放位置及方式不易使鑄件變形，鑄件要放在墊鐵上并留出熱循環空間；控制升溫速度和保溫時間；試棒隨鑄件同爐進行熱處理。

2.5補焊工序

控制清除缺陷形成焊補坡口，是否按焊補工藝規程要求施焊及焊后熱處理，重大焊補須提供相應探傷報告與記錄圖；焊補須在最終熱處理前進行。

2.6無損檢測工序

探傷報告（記錄）應附帶區域圖、缺陷位置及范圍，并在實物上作出標注或提示；應在最終熱處理后的24h進行。

3　進廠檢驗控制

對鑄件毛坯進廠檢驗的加強，一方面可以杜絕不合格的鑄件毛坯進入生產環節，給生產造成不必要的加工損失，進而影響后續生產進度；另一方面可以收集不合格缺陷特征，有針對性地為供應商在后續鑄件毛坯生產中提供借鑒，提高產品質量。進廠檢驗主要控制鑄件質量文件資料、外觀質量、幾何尺寸與形狀、鑄件試塊、鑄件內在質量。

3.1鑄件質量文件資料審核

進廠檢驗人員在鑄件毛坯入庫的同時，核查采購部門、供貨廠家所提交的采購合同及其技術協議、質量證明書等文件是否齊全、有效；核查鑄件毛坯質量證明書中所列項目及質量指標的符合性；核查鑄件毛坯的追溯號標識、數量、材料牌號、爐批號、理化檢測報告、熱處理報告、無損檢測報告等與質量證明書、采購合同、采購規范、技術文件要求的一致性。

3.2鑄件的外觀質量檢驗、幾何尺寸與形狀的檢驗

鑄件的外觀質量可用目視或放大鏡檢驗，必要時可采用著色探傷、磁粉探傷、煤油浸潤等方法，主要檢驗鑄件表面的裂紋、縮孔、氣孔、粘砂、砂眼、冷隔、結疤、起皮、渣眼、鐵豆、澆不足等缺陷，氧化皮的清理和鑄件表面粗糙度。

鑄件的幾何尺寸與形狀的檢驗采取隨機抽樣方法檢驗，必要時可在平臺上劃線，主要檢驗鑄件毛坯尺寸、澆冒口剩余量、錯箱、偏芯、毛邊、多肉、抬箱、變形、損傷等，對于圖樣、規范有特殊要求的尺寸，用專用檢測樣板逐件檢驗。進廠檢驗人員可根據供應商產品質量波動的狀況，增加（或減少）抽檢比例和檢驗項目，首批次供貨的毛坯生產廠家的鑄件，或長期供貨的毛坯生產廠家的模型大修或修改后，須提供鑄件全尺寸劃線檢驗單。

3.3鑄件的試塊檢驗

鑄件的試塊應有追溯標識，可單獨澆鑄，也可本體附鑄，也允許在鑄件本身上切取，但必須與產品同爐澆鑄同爐熱處理。單鑄試塊的形狀尺寸應符合相關的標準、規范。對關鍵鑄件產品應提供復驗或后序熱處理用試塊，試塊數量應滿足三次理化檢驗使用。

3.4鑄件的內在質量檢驗

鑄件毛坯的內在質量檢驗，主要以驗證鑄件毛坯生產廠家提供的化學成分、力學性能及無損探傷報告為主。首次供貨的毛坯生產廠家的鑄件，應按同冶煉同熱處理批次進行化學成分和力學性能的復驗，復驗應委托具有國家實驗室資質的第三方檢驗檢測機構進行，復驗結果應符合相應的標準或技術規范的要求，對有無損探傷要求的鑄件，應委托具有無損檢測資質的第三方人員進行。

為了控制供應商鑄件的質量波動情況，應不定期對供方提供的鑄件進行化學成分或力學性能的復驗；供應商所供鑄件在公司以往使用中發生過質量問題或上批次復驗有不合格情況發生時，以同質量等級、同規格、同爐批號加大復驗力度。

4　返修控制

石油鉆采機械產品鑄件的生產性質決定了鑄件的質量不可避免受到生產設備設施、工藝工裝、人員素質、原材料、管理方式等影響，后續加工過程中可能出現質量缺陷，需要進行返修，鑄件產品的缺陷應根據產品的特性制定具體的返修方案。

鑄件在加工過程中出現的鑄造質量缺陷，根據缺陷出現在產品的部位不同，可分為主要部位缺陷與非主要部位缺陷；根據缺陷的性質不同，可分為孔狀夾渣與裂紋；根據缺陷的大小及分布，可分為不需要補焊缺陷、允許補焊缺陷與不允許補焊缺陷。加工后經補焊會引起變形不能保證尺寸要求，或影響使用性能，或鋼水脫氧不良造成鑄件的針孔狀缺陷是不允許補焊返修的。在實際生產過程中，根據缺陷的部位、性質、大小及分布，具體產品需制定具體的返修控制措施。一般鑄件補焊返修原則：最終熱處理與精加工前進行，以便補焊后應力的完全釋放，保證加工精度；能加工后消除或者減小的缺陷，需加工后進行補焊返修，減小返修面積，保證返修質量。

鑄件的返修過程控制是保證返修質量的關鍵。鑄件補焊前需將缺陷清理干凈，開出圓滑坡口，打磨出金屬光澤，表面無損檢測合格后方可施焊。補焊應按適宜的《補焊操作工藝規程》來進行，嚴格控制施焊電流、施焊速度。施焊時，采用多層多道焊，邊焊邊錘擊焊道表面，以釋放應力，焊后應進行保溫或者熱處理，進一步釋放焊接應力。焊工應具有國家技能鑒定機構認可的資質和等級證書/證明文件。返修過程中缺陷的大小、補焊的位置、焊條牌號、施工人員、檢驗人員要有書面的記錄。

5　不合格品管理控制

加強對鑄件生產到產品加工過程的不合格品控制，一方面不僅能保證鑄件產品質量，降低生產成本，杜絕劣質鑄件產品用在石油鉆采機械產品上；另一方面可以收集不合格產品缺陷特征，有針對性地在后續產品鑄造生產中提供借鑒，提高產品的優良率。具體的控制措施如下：

（1）供應商、進場檢驗、加工車間應建立不合格品臺賬，記錄不合格品的特征；

（2）不合格品通知/處理單中相關設計、工藝、質量人員簽字要齊全且相關資料要保存；

（3）不合格產品必須在實物上做出不合格標識并將其放入不合格品隔離區，及時通知相關單位處理；

（4）收集不合格品缺陷特征，對不合格產品產生的原因進行分析，及時改善和糾正生產過程中的不足。

6　結束語

全面的質量控制是保證產品質量的重要條件和手段。在對石油鉆采機械產品鑄件生產到產品加工的過程質量控制中，需綜合考慮各質量控制要素對最終產品質量的影響，確保每個要素在生產過程中得到有效的控制，避免不合格產品入庫、流轉進入下一道工序。同時，還需對特殊的產品制定詳細的質量控制流程，與企業已建立的質量管理模式相結合，從而滿足客戶需求。

［1］APISpecQ1-2013.石油天然氣行業制造企業質量管理體系規范（中文版）［S］.北京：石油工業標準化研究所，2013.

［2］中國機械工程學會鑄造分會．鑄造手冊［M］.北京：機械工業出版社，2003.

［3］MSSSP-55-2006QualityStandardforSteelCastingsfor Valves，FlangesandFittingsandOtherPipingComponents -VisualMethodforEvaluationofSurfaceIrregularities［S］. ManufacturersStandardisationSociety，2006.

［4］中國機械工程學會鑄造分會.鑄造缺陷及其對策［M］.北京：機械工業出版社，2008.

［5］張純義.談生產企業不合格品的管理［J］.機械工業標準化與質量，2000（10）.

［6］王洪光.實用焊接工藝手冊［M］.北京：化學工業出版社，2010.

TE92

A

10.3969/j.issn.1672-6375.2016.09.010

2016-6-27

魏亞迪（1989-），男，漢族，河北辛集人，大學本科，助理工程師，主要從事石油鉆采機械產品質量方面的工作。