Al-Zn-In系犧牲陽極駐廠監(jiān)造的質(zhì)量控制要點(diǎn)

尚用甲 代緒成 李金富 安大為 陳永剛

（海洋石油工程股份有限公司，天津 300452）

0 引言

南海某油氣田開發(fā)項(xiàng)目對(duì)工程質(zhì)量要求及其嚴(yán)格，按照招標(biāo)文件規(guī)定，在生產(chǎn)導(dǎo)管架犧牲陽極的過程中必須執(zhí)行駐廠監(jiān)造以確保犧牲陽極產(chǎn)品質(zhì)量符合設(shè)計(jì)規(guī)范要求，監(jiān)督其質(zhì)量體系運(yùn)行的有效性，形成從原材料進(jìn)廠到產(chǎn)品裝運(yùn)全過程監(jiān)督受控的駐廠監(jiān)造流程，全方位保證產(chǎn)品質(zhì)量。經(jīng)過全程駐廠監(jiān)造，對(duì)Al-Zn-In系犧牲陽極產(chǎn)品各階段進(jìn)行質(zhì)量控制，在開工前、熔鑄生產(chǎn)、過程檢驗(yàn)、最終檢驗(yàn)等各個(gè)環(huán)節(jié)均做到了有效控制，使?fàn)奚枠O質(zhì)量達(dá)到了項(xiàng)目的要求，取得了良好的質(zhì)量控制效果。

1 開工前質(zhì)量控制

1.1 開工會(huì)

組織召開由業(yè)主、駐廠監(jiān)造人員、制造商相關(guān)人員（設(shè)計(jì)、工藝、生產(chǎn)、質(zhì)檢）等參加的技術(shù)交底會(huì)議，介紹此油氣田開發(fā)項(xiàng)目概況，明確對(duì)犧牲陽極產(chǎn)品質(zhì)量的高度重視，并對(duì)開工準(zhǔn)備情況進(jìn)行溝通。

1.2 審查工程文件

對(duì)導(dǎo)管架犧牲陽極制造過程中的控制程序進(jìn)行審查，此程序文件內(nèi)容要符合規(guī)格書、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、圖紙等相關(guān)文件的要求。確定廠家的實(shí)際生產(chǎn)能力與控制程序文件中要求的條件相符。

1.3 檢查設(shè)備校準(zhǔn)及人員資質(zhì)情況

審查生產(chǎn)設(shè)備、檢驗(yàn)測試設(shè)備、檢驗(yàn)工具等計(jì)量/校準(zhǔn)檢定證書，確保生產(chǎn)期間均在有效期內(nèi)。對(duì)于檢測人員資質(zhì)確有要求的，必須由有資質(zhì)的人員持證上崗進(jìn)行檢驗(yàn)操作。

1.4 原材料檢驗(yàn)

審查所需原材料證明文件及材料純度分析報(bào)告(鋁錠、鋅錠、銦錠等)。核對(duì)質(zhì)保書中爐批號(hào)、化學(xué)成分等信息，確保一一對(duì)應(yīng)。

鋁純度應(yīng)不低于GB/T 1196中的Al 99.85的規(guī)定。生產(chǎn)中應(yīng)同時(shí)確保原材料鋁錠的各項(xiàng)雜質(zhì)成分低于陽極產(chǎn)品的雜質(zhì)成分要求，其中 Fe≤0.04%，Cu≤0.002%。鋅純度應(yīng)不低于 GB/T 470中的Zn 99.99的規(guī)定。銦純度應(yīng)不低于 YS/T 257 中的 In' 99.9的規(guī)定[1]。

按照比例隨機(jī)抽取部分原材料要求廠家進(jìn)行化學(xué)成分分析檢測，成分含量符合標(biāo)準(zhǔn)要求方能允許使用。

1.5 鐵芯檢驗(yàn)

陽極鐵芯材料采用GB8162中的20號(hào)優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，碳當(dāng)量應(yīng)低于0.41%。審查工廠提供的材質(zhì)報(bào)告單及碳當(dāng)量值CE要符合規(guī)格書中的要求。按照設(shè)計(jì)圖紙對(duì)鐵芯進(jìn)行尺寸及重量的檢驗(yàn)，并檢查鐵芯表面質(zhì)量，符合標(biāo)準(zhǔn)要求方能允許使用[2]。

1.6 模具檢驗(yàn)

模具需保證產(chǎn)品重量及尺寸要求。檢查模具材料需滿足產(chǎn)品制造工藝要求。檢查模具尺寸應(yīng)考慮產(chǎn)品收縮量，檢查模具表面光潔度應(yīng)能保證產(chǎn)品表面質(zhì)量要求。

2 犧牲陽極熔鑄過程質(zhì)量控制

2.1 鐵芯和模具的預(yù)加熱

澆鑄前模具和鐵芯進(jìn)行預(yù)熱并保持干燥。為提高陽極鐵芯的結(jié)合力，必須對(duì)鐵芯進(jìn)行噴砂除銹并達(dá)到Sa2.5級(jí)的要求，鐵芯噴砂后應(yīng)在8小時(shí)內(nèi)使用。檢驗(yàn)人員在澆鑄前要對(duì)鐵芯進(jìn)行表觀檢查，如發(fā)現(xiàn)鐵芯表面出現(xiàn)鐵銹、無光澤時(shí)須重新處理達(dá)到 Sa2.5級(jí)后方能使用。把預(yù)熱好的鐵芯和模具組合裝配，并檢查鐵芯在模具內(nèi)位置是否正確。

2.2 材料配制及準(zhǔn)備工作

所有原材料在加料前分區(qū)放置，防止被混雜污染，并處于干燥狀態(tài)。按比例計(jì)算加入的合金，稱量合金并預(yù)熱，把預(yù)熱后的鋅錠、鋁硅合金加入保溫爐，熔點(diǎn)較低的銦添加時(shí)，用小坩堝舀取鋁水，用鋁箔包裹后加入坩堝并用石墨棒壓入鋁液下以防氧化燒損，攪拌均勻后倒入保溫爐。打開電磁攪拌系統(tǒng)熔化合金并攪拌。攪拌后的合金鋁液加熱至澆注溫度，導(dǎo)至保溫澆包，吊至澆注區(qū)準(zhǔn)備澆注。

2.3 陽極澆注及爐溫控制

熔煉系統(tǒng)自動(dòng)上料機(jī)把鋁錠自動(dòng)投入熔煉爐的料塔，鋁錠在高溫火焰下熔化，流入熔化爐保溫部保溫。保溫部達(dá)到2噸左右鋁水時(shí)打開鋁水出口，鋁水沿流槽自動(dòng)流入前方保溫爐，自動(dòng)稱重系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)稱量流入的鋁水量，再加入事先稱量好的合金。生產(chǎn)檢驗(yàn)人員在生產(chǎn)過程應(yīng)認(rèn)真記錄每爐料的各種合金元素的重量、澆注溫度、鐵芯和模具控制溫度、澆注時(shí)間、鐵芯表面情況和取樣情況等數(shù)據(jù)。澆注完畢進(jìn)行充分的補(bǔ)縮，待鋁液完全凝固后起模，修正毛刺。

打印陽極編號(hào)及標(biāo)識(shí)。生產(chǎn)日期/爐號(hào)/陽極序列號(hào)標(biāo)識(shí)等澆鑄后立即用鋼模打印在陽極表面上，其深度滿足在刮涂及碰撞后也可分辨出來。其它標(biāo)識(shí)待檢驗(yàn)合格后再用不可抹除的油性記號(hào)筆標(biāo)注在每塊陽極的相同位置[3]。

3 犧牲陽極檢驗(yàn)程序質(zhì)量控制

3.1 通用要求

用于檢驗(yàn)的測量、試驗(yàn)設(shè)備、儀器儀表、計(jì)量器具應(yīng)處于受控狀態(tài)，在檢定有效期內(nèi)使用。犧牲陽極生產(chǎn)過程的各項(xiàng)檢驗(yàn)、標(biāo)識(shí)及各項(xiàng)記錄必須準(zhǔn)確齊全。

3.2 試生產(chǎn)檢驗(yàn)質(zhì)量控制

試生產(chǎn)每種規(guī)格抽取1塊陽極進(jìn)行檢驗(yàn)，主要包括外觀檢驗(yàn)、尺寸檢驗(yàn)、件重檢驗(yàn)、化學(xué)成分分析檢驗(yàn)、電化學(xué)性能檢驗(yàn)、組對(duì)檢驗(yàn)、破壞性試驗(yàn)等。全部檢驗(yàn)合格后方能正式生產(chǎn)。

3.3 過程檢驗(yàn)質(zhì)量控制

3.3.1 重量控制

每種規(guī)格的前五只鐵芯進(jìn)行稱重平均做此規(guī)格陽極的鐵芯重量。每只陽極都須稱重，并記錄毛重和凈重。每只陽極的重量偏差為±3%。總重量偏差為0～2%。

3.3.2 尺寸控制

所有陽極均需進(jìn)行尺寸檢驗(yàn)，并做好記錄。陽極尺寸檢驗(yàn)執(zhí)行以下要求：陽極長度的偏差為±25mm；陽極寬度的偏差為±5%；厚度的偏差為±10%；直線度為在陽極長度方向與縱軸的偏差不超過陽極長度的2%。

3.3.3 內(nèi)部缺陷檢驗(yàn)

依據(jù)DNV RP B401標(biāo)準(zhǔn)要求[4]，每種規(guī)格陽極取1塊陽極進(jìn)行破壞性切口檢驗(yàn)，以檢驗(yàn)鑄造質(zhì)量是否合格。 切口分別在陽極的長度方向25%、33%、50%處進(jìn)行。切口彩色照片附入內(nèi)部質(zhì)量檢驗(yàn)報(bào)告。切口表面達(dá)到如下要求，則判定此批陽極合格：

（1）氣孔不超過總表面積的2%，單個(gè)切面不超過表面積的5%；

（2）非金屬夾渣不超過總表面積的1%，單個(gè)切面不超過表面積的2%；

（3）鐵芯周圍空隙量平均不超過鐵芯周長的 10%，單個(gè)切面不超過20%；

（4）鐵芯的位置應(yīng)進(jìn)行尺寸檢驗(yàn)以確定其是否符合圖紙和公差要求。

3.3.4 陽極表面質(zhì)量檢驗(yàn)

全部陽極都進(jìn)行外觀質(zhì)量的檢驗(yàn)，并符合下列要求：

（1）縮孔和冷隔

縮孔：縮孔的深度不超過6mm，長度不超過 13mm；

冷隔：冷隔深度不超過 10mm；

非金屬夾渣：不超過陽極表面的1%；

沒有對(duì)人員安全有危害的突出物；

（2）裂紋

陽極表面不存在以下類型的裂紋：縱向裂紋；寬度大于5mm的橫向裂紋；擴(kuò)展并超出陽極兩個(gè)表面上的裂紋；裂紋深度大于表面到陽極鐵芯距離50%的裂紋。

3.4 取樣檢測質(zhì)量控制

3.4.1 化學(xué)成分分析檢驗(yàn)

每爐應(yīng)取兩個(gè)試樣，分別在一爐的開始和結(jié)束時(shí)。取樣用的鉆頭或刀具應(yīng)用乙醇或丙酮清潔干凈，以避免在試樣中混入雜質(zhì)。取樣量應(yīng)為20g以上的碎屑。 所有的樣品應(yīng)仔細(xì)分析合金成分，分析方法參照 GB/T20975.25-2008 進(jìn)行。進(jìn)行分析所用的設(shè)備儀器應(yīng)進(jìn)行計(jì)量檢定，并取得合格證書。分析人員應(yīng)經(jīng)過培訓(xùn)，并具有相應(yīng)業(yè)務(wù)崗位合格證書。分析人員應(yīng)做好試驗(yàn)記錄，并妥善保管。分析完成后，應(yīng)提供正式的報(bào)告，報(bào)告應(yīng)有表明陽極鑄造日期的批次編號(hào)。

3.4.2 電化學(xué)性能和電位檢測

為了控制陽極材料質(zhì)量，電化學(xué)性能試驗(yàn)和電位檢測應(yīng)按照 NACE TM 0190 標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。電化學(xué)測試取樣原則為每10個(gè)陽極取一個(gè)樣品（陽極本體取樣），之后在這個(gè)樣品中切角進(jìn)行電化學(xué)測試，取樣要覆蓋到所有爐次，盡量在進(jìn)行剖切試驗(yàn)的陽極上進(jìn)行電化學(xué)試驗(yàn)取樣。切角后陽極的重量必須符合規(guī)格書重量偏差要求。取樣后陽極應(yīng)進(jìn)行稱重記錄上報(bào)，確保重量滿足要求。按照 NACE TM 0190 標(biāo)準(zhǔn)14天法要求檢驗(yàn)其電位和電容量，試驗(yàn)由獨(dú)立第三方實(shí)驗(yàn)室認(rèn)可并出具報(bào)告。試驗(yàn)用器具應(yīng)進(jìn)行計(jì)量檢定，并取得合格證書。試驗(yàn)人員應(yīng)經(jīng)過培訓(xùn)，并具有相應(yīng)業(yè)務(wù)崗位合格證書。試驗(yàn)人員應(yīng)做好試驗(yàn)記錄，并妥善保管。

3.4.3 接觸電阻的測量

陽極和鐵芯之間的接觸電阻小于0.001Ω，試驗(yàn)方法滿足GB/T 4948-2002的要求。檢驗(yàn)頻次為陽極的10%。

4 犧牲陽極終檢質(zhì)量控制

對(duì)于合格品控制：對(duì)犧牲陽極進(jìn)行終檢后檢驗(yàn)員填寫產(chǎn)品終檢報(bào)告，提交所有的報(bào)告和記錄、第三方檢驗(yàn)證書、工廠證書等，質(zhì)檢部審核后簽字后辦理產(chǎn)品合格證。

對(duì)于不合格品控制：經(jīng)檢驗(yàn)確定為不合格品的陽極產(chǎn)品，應(yīng)立即隔離分區(qū)存放，作出明顯標(biāo)識(shí)，并進(jìn)行登記。對(duì)不合格品的審理、處置按程序文件中的不合格品控制程序執(zhí)行。

5 儲(chǔ)存包裝及運(yùn)輸質(zhì)量控制

犧牲陽極經(jīng)檢驗(yàn)合格后才能入庫，根據(jù)品種、規(guī)格分批碼垛并做出明確標(biāo)識(shí)。必須在干燥通風(fēng)的室內(nèi)存放，存放時(shí)不能與異種金屬接觸。存放犧牲陽極的倉庫不得存放腐蝕性易揮發(fā)的物質(zhì)。陽極鐵芯端部應(yīng)進(jìn)行防雨保護(hù)以防異物進(jìn)入。

在搬運(yùn)過程中要注意保護(hù)產(chǎn)品標(biāo)識(shí)，保證產(chǎn)品與木制托盤的相對(duì)固定，防止碰撞造成的損傷。包裝箱內(nèi)要有裝箱清單（含供貨商名稱、產(chǎn)品名稱、規(guī)格、批號(hào)、數(shù)量、總重量 等信息）和產(chǎn)品合格證明書。

6 結(jié)語

通過本文系統(tǒng)性的歸納與總結(jié)，分析研究了犧牲陽極各階段的質(zhì)量控制措施，在開工前、熔鑄、過程檢驗(yàn)終檢等各個(gè)環(huán)節(jié)均做到了有效控制，使?fàn)奚枠O質(zhì)量達(dá)到了項(xiàng)目的要求，取得了良好的質(zhì)量控制效果。有助于駐廠監(jiān)造人員進(jìn)一步了解犧牲陽極的質(zhì)量控制要求，也對(duì)于其他產(chǎn)品的駐廠監(jiān)造有借鑒意義。