探析汽輪機(jī)制造質(zhì)量控制常見問題

陳緒良

（哈爾濱汽輪機(jī)廠有限責(zé)任公司，哈爾濱 150040）

隨著科學(xué)技術(shù)的提高，汽輪機(jī)領(lǐng)域得到空前發(fā)展，但對于汽輪機(jī)的質(zhì)量要求也越來越高。根據(jù)目前調(diào)查得知，汽輪機(jī)制造過程中的質(zhì)量缺陷主要存在于材料、加工過程、運(yùn)輸過程等。企業(yè)必須針對上述缺陷進(jìn)行針對性處理，提升汽輪機(jī)制造質(zhì)量解決安全隱患。

1 材料理化性能方面的問題

材料是機(jī)械制造的基礎(chǔ)，材料關(guān)系到機(jī)械產(chǎn)品的強(qiáng)度、剛度等性能，而汽輪機(jī)材料的性能問題主要體現(xiàn)在超標(biāo)以及缺陷兩方面。因此，汽輪機(jī)制造階段采用的轉(zhuǎn)子零件和鑄件時產(chǎn)生的運(yùn)動性能無法滿足預(yù)期要求。制造汽輪機(jī)的主要材料為C、Al、Cr、N、Nb等，人們必須對上述元素進(jìn)行測試。Cr元素的正常取值為10.5%，但通過測試結(jié)果可知，C樣品中所包含的Cr元素略微超過上極限，達(dá)到10.8%。

部分樣品中的Cr元素含量已經(jīng)達(dá)到11%，說明樣品中的Cr元素含量已超過標(biāo)準(zhǔn)范圍。此外，汽輪機(jī)材料的Al元素含量應(yīng)不超過0.01%，但是絕大多數(shù)樣品的Al元素檢測含量超過0.02%，背離預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)。同時，沖擊吸收能量是檢測汽輪機(jī)性能的重要指標(biāo)，但是經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)測試后，大部分轉(zhuǎn)子鍛件并未達(dá)到預(yù)期沖擊吸收值，說明產(chǎn)品質(zhì)量不滿足標(biāo)準(zhǔn)。

對某型汽輪機(jī)內(nèi)部鑄件進(jìn)行監(jiān)測，可知其屈服強(qiáng)度在480～490MPa，但屈服強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)值為500MPa，說明內(nèi)部鑄件抵抗塑性變形的能力不滿足預(yù)期，甚至?xí)a(chǎn)生裂紋等現(xiàn)象。

2 機(jī)械加工過程中出現(xiàn)錯誤

汽輪機(jī)內(nèi)部含有大量的零部件，如鋼坯、閥門、殼、葉片等，任何一個部件都會影響汽輪機(jī)運(yùn)行狀況。同時，上述部件要求采用進(jìn)口產(chǎn)品，但汽輪機(jī)在實(shí)際生產(chǎn)階段采用的都是國內(nèi)產(chǎn)品。

汽輪機(jī)內(nèi)部零件眾多，因此部件加工成為重點(diǎn)工序之一。內(nèi)部構(gòu)件的加工工藝不成熟將直接導(dǎo)致部件幾何尺寸產(chǎn)生誤差，這類誤差超過標(biāo)準(zhǔn)范圍，會導(dǎo)致汽輪性運(yùn)行質(zhì)量下降。例如，某型號汽輪機(jī)具備高中壓兩類轉(zhuǎn)子平衡鼓，平衡鼓間的直徑部分時常被加工人員制造成臺階狀，致使其尺寸遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于原先圖紙?jiān)O(shè)計(jì)的尺寸，根據(jù)調(diào)查得知，實(shí)際尺寸與預(yù)期尺寸相差9cm。某型號汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子的末尾級葉根槽為叉狀，其中部分葉根槽的尺寸超出預(yù)計(jì)尺寸3mm，而且工作人員并未對此槽進(jìn)行強(qiáng)度校核，留下安全隱患。

3 流通間隙超過標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定

由于設(shè)備采購以及加工工序所采用的轉(zhuǎn)子等零件，制造工期比氣缸等零部件時間長。因此，國內(nèi)汽輪機(jī)制造企業(yè)開展間隙測量工作時，通常采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行操作，相關(guān)企業(yè)通過計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)工況模擬，近似還原總站流水線，然后以模擬結(jié)果作為參考，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)裝配。但是，制造企業(yè)的計(jì)算機(jī)模擬結(jié)果與實(shí)際裝配結(jié)果差異較大，導(dǎo)致組裝效率嚴(yán)重下降，無法達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。

例如，汽輪機(jī)制造企業(yè)制造某型號汽輪機(jī)組時，全部采用計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)來實(shí)現(xiàn)裝配工序，模擬以及計(jì)算轉(zhuǎn)子流通的間隙來通過驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。但是，總裝企業(yè)在安裝階段經(jīng)常發(fā)現(xiàn)流通間隙與間隙標(biāo)準(zhǔn)范圍不匹配的問題，制造廠與組裝廠的數(shù)據(jù)不一致，進(jìn)而導(dǎo)致組裝失敗。

4 焊接、外觀和裝運(yùn)等方面的質(zhì)量控制問題

根據(jù)調(diào)查得知，汽輪機(jī)生產(chǎn)階段所采用的零件存在嚴(yán)重的焊接問題，主要分為變形和缺陷兩類。以國內(nèi)某型號汽輪機(jī)為例，隔板焊接工作是由制造企業(yè)委托其他企業(yè)完成的。隔板焊接階段會存在較大的工作電流，極易導(dǎo)致隔板變形，甚至部分葉片的汽邊節(jié)圓線出現(xiàn)尺寸誤差等問題；如果高低不均勻會導(dǎo)致焊接殘留物飛濺損害葉片。最為嚴(yán)重的情況下，飛濺物可以達(dá)到6mm，它會導(dǎo)致汽輪機(jī)中壓隔板全部失效，進(jìn)而造成汽輪機(jī)無法運(yùn)行，企業(yè)蒙受巨額損失。

汽輪機(jī)制造階段需要大量的設(shè)備，但是上述設(shè)備并非存在于各個制造廠，而是從其他單位運(yùn)送至制造單位。因此，運(yùn)輸過程中總會存在設(shè)備磕碰等問題，導(dǎo)致設(shè)備損壞或者零部件附著一些殘留物，又或者因?yàn)槠啓C(jī)制造設(shè)備的材料等問題導(dǎo)致運(yùn)輸階段受到腐蝕。上述問題均會導(dǎo)致設(shè)備失效，進(jìn)而影響汽輪機(jī)制造質(zhì)量。以國內(nèi)某型號汽輪機(jī)為例，其軸承箱或者隔板等部位的安裝流程較為煩瑣，工作人員經(jīng)常會在接縫處清除大量殘留物，如鐵屑和焊渣，而且油管和軸承內(nèi)部經(jīng)常會出現(xiàn)銹跡，需要長時間清理方可開展下一階段工作。

各個部件在運(yùn)輸階段會遭受到各類擦碰，容易導(dǎo)致安全事故的發(fā)生。同時，制造企業(yè)結(jié)束葉片裝配后會進(jìn)行高壓轉(zhuǎn)子的試驗(yàn)，將汽輪機(jī)送往總裝車間時，固定不牢會導(dǎo)致轉(zhuǎn)子脫落，使葉片等部件產(chǎn)生破裂或者變形，此事故不僅會延緩汽輪機(jī)的制造工期，同時會給企業(yè)造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。

5 汽輪機(jī)承壓鑄鋼件監(jiān)造過程中所具有的質(zhì)量控制問題

承壓鑄鋼件監(jiān)造過程屬于人為監(jiān)督舉措，旨在促進(jìn)工作人員努力工作并反復(fù)核對汽輪機(jī)制造階段的質(zhì)量。但是，承壓鑄鋼件監(jiān)造階段也存在質(zhì)量控制問題，其主要表現(xiàn)在蒸汽室修繕等方面。監(jiān)理人員得到相關(guān)消息后會立即告知業(yè)主，業(yè)主會派遣工作人員到現(xiàn)場協(xié)調(diào)并處理相關(guān)難題。側(cè)部蒸汽室是汽輪機(jī)運(yùn)行蒸汽到達(dá)噴嘴前所處的部位，蒸汽的流通軌跡是從下至上的，通過各類閥門后再流回尾部氣缸，進(jìn)而達(dá)到噴嘴部分。焊接可以使承壓鑄鋼件與高壓氣缸相互連接，大量的氣孔距離蒸汽室上方的距離為10cm，而法蘭孔的大小只有20mm，工作人員進(jìn)行質(zhì)量檢查時較為困難。同時，此處屬于汽輪機(jī)內(nèi)部溫度最高的部位，如果出現(xiàn)損壞甚至破裂，容易導(dǎo)致安全事故的發(fā)生。

6 結(jié)論

隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，機(jī)械領(lǐng)域逐漸向智能化方向發(fā)展，但是汽輪機(jī)作為大型機(jī)械設(shè)備的核心部件，關(guān)乎用戶的生命安全。因此，有關(guān)企業(yè)必須嚴(yán)格控制汽輪機(jī)制造質(zhì)量保證其供電以及供熱，穩(wěn)定高效。經(jīng)過調(diào)查，筆者發(fā)現(xiàn)目前汽輪機(jī)制造質(zhì)量控制過程存在很多問題，例如：材料理化性能方面的問題，包括屈服強(qiáng)度不足、元素配比不正確等；用戶要求采用進(jìn)口產(chǎn)品，但是制造商依然采用國產(chǎn)產(chǎn)品；葉根槽的尺寸以及轉(zhuǎn)子間平衡鼓與實(shí)際范圍差距略大；流通間隙超過標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，計(jì)算機(jī)模擬工況的結(jié)果與實(shí)際結(jié)果差距較大；焊接、外觀和裝運(yùn)問題；零部件運(yùn)輸過程中經(jīng)常遭受磕碰導(dǎo)致?lián)p壞；汽輪機(jī)承壓鑄鋼件監(jiān)造過程問題；監(jiān)理人員難以查看法蘭孔等特殊部位。上述問題均能導(dǎo)致汽輪機(jī)制造質(zhì)量下降，因此如何嚴(yán)格控制汽輪機(jī)制造質(zhì)量是人們急需研究的課題。