3 條帶形貌與成形

3.1 條帶縱剪

原材料廠家生產(chǎn)的鋼帶寬度通常為2。在制管前，需要根據(jù)換熱管的規(guī)格，將其分條成需要的帶寬。 控制截面尺寸包括拉伸面寬度L1和厚度h、剪切截面厚度、斷裂截面厚度和角度L3、擠壓面寬度L2和毛邊。 此外，寬度偏差和鐮刀曲線也影響成形穩(wěn)定性。 縱向剪切截面尺寸沒有嚴(yán)格控制的常見焊接缺陷是內(nèi)外焊縫坡口（圖6）。

圖6 焊縫缺陷

3.2 模道設(shè)計(jì)與加工

鐵素體不銹鋼和奧氏體不銹鋼的物理性能有很大的不同。 成型模具的道型需要根據(jù)材料的物理特性進(jìn)行設(shè)計(jì)。 模具的道次型式參數(shù)很多，不同的成形道次的影響是不同的。 前開口部分的成型非常重要。 特別是在一次成型過程中，普遍存在的問題是半徑r不合理導(dǎo)致制品厚度不均，r小則壁厚變薄，硬度增加（如圖7所示）。 模具加工尺寸精度和硬度控制不當(dāng)，會導(dǎo)致產(chǎn)品局部出現(xiàn)成型盲點(diǎn)（如圖8所示）。

圖8 尺寸精度和硬度影響

3.3 成型精度

成型過程的關(guān)鍵控制點(diǎn)是成型輥位置的調(diào)整精度。 這個因素決定了換熱管的尺寸偏差、厚度和硬度的均勻性。 通過試制管的實(shí)際試驗(yàn)數(shù)據(jù)調(diào)整成型段中心和輥位精度。

鋼帶管需要通過多個模具進(jìn)行冷成型。 成型段通常設(shè)計(jì)得很短，激光焊縫的寬度很窄。 TP439換熱管外縫寬度小于0.5mm，與鎢極氬弧焊相比。 ，激光焊接對成形精度要求更為嚴(yán)格，小于壁厚5%的錯位量就會導(dǎo)致明顯的焊縫缺陷（如圖9所示）。 由于激光焊接自動跟蹤范圍有限，實(shí)際偏差超過0.10mm就會影響焊縫質(zhì)量，成形段中心和各成形輥位置控制不當(dāng)主要導(dǎo)致焊接偏差或非融合缺陷（如圖 10 所示）。

圖 10 未融合缺陷

這些焊前準(zhǔn)備所造成的缺陷會降低換熱管的尺寸控制精度，增加后續(xù)制造工序中的熱處理、翅片加工、彎管等工序，嚴(yán)重時會造成廢品或存在質(zhì)量隱患的產(chǎn)品，并且也會影響設(shè)備制造商的安裝。 管道穿透和擴(kuò)徑，特別是對于機(jī)械擴(kuò)徑過程，負(fù)面影響較大。

4質(zhì)量保證

成熟的技術(shù)和合理的工藝流程才能保證制造出合格的產(chǎn)品。 大批量生產(chǎn)的質(zhì)量保證需要依靠人、機(jī)、料、物、環(huán)境的有機(jī)結(jié)合。 核電設(shè)備用TP439換熱管雖然設(shè)計(jì)為非核級，但其性能和運(yùn)行可靠性將直接影響發(fā)電機(jī)組即核電站整體運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和安全性。 因此，保證換熱管的質(zhì)量具有十分重要的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。 TP439換熱管消耗量約21萬米，汽水分離器用TP439換熱管消耗量約7萬米。 所有換熱管必須萬無一失。 對質(zhì)量保證體系、設(shè)備和人員控制的要求遠(yuǎn)高于ISO 9001體系。

4.1 質(zhì)量保證體系

考慮到核電設(shè)備用TP439換熱管的特殊性，有必要在質(zhì)量保證體系的基礎(chǔ)上引入質(zhì)量保證要求，如“四件事”和分供方管控的詳細(xì)要求。 例如，主要措施有：

（一）制定原材料采購專項(xiàng)技術(shù)要求；

(2) 編制質(zhì)量計(jì)劃、制造大綱和工藝操作規(guī)程。

(3)細(xì)化控制各工序參數(shù)，對關(guān)鍵工序編制專門的操作規(guī)程。

（4）成立專門項(xiàng)目組，對質(zhì)量情況進(jìn)行全方位監(jiān)控。

4.2 設(shè)備及人員

產(chǎn)品使用的相關(guān)設(shè)備（包括生產(chǎn)設(shè)備、檢測設(shè)備）和人員也應(yīng)采取相應(yīng)措施。

(1) 批量產(chǎn)品生產(chǎn)涉及的人員和設(shè)備與預(yù)制批次一致，做到機(jī)器固定、崗位固定。 每個單元模具更換后，先做第一件，逐件測試。 在正式生產(chǎn)開始之前確認(rèn)它是穩(wěn)定的。

(2)對每班的設(shè)備運(yùn)行和工藝參數(shù)監(jiān)控進(jìn)行詳細(xì)的書面確認(rèn)。

(3)增加設(shè)備巡檢頻次。

（四）重點(diǎn)崗位配備備用人員。

5 結(jié)論

通過分析上述因素對核電設(shè)備用TP439換熱管焊縫質(zhì)量的影響，研究其影響原理和主要結(jié)果。 主要結(jié)論如下：

(1)激光焊接更適用于核電用TP439換熱管的制造，特別是翅片管母管的生產(chǎn)必須采用激光焊接工藝，可以有效控制焊縫晶粒度，提高韌性和均勻性焊縫硬度和生產(chǎn)效率的關(guān)系。

(2)控制板材的C+N、Cu、Al元素及力學(xué)性能，可提高換熱管的耐蝕性，改善冷熱加工性能。

(3)鋼帶的分條尺寸控制可有效改善焊縫的形狀和穩(wěn)定性。

(4)模具道型設(shè)計(jì)決定了換熱管的硬度和壁厚均勻性。

(5)成型精度包括模具加工、安裝、機(jī)械零件精度等，決定著成型的穩(wěn)定性，直接影響焊接的穩(wěn)定性。

(6)完善的質(zhì)量保證措施不銹鋼換熱管的加工生產(chǎn)工藝，保證產(chǎn)品量產(chǎn)質(zhì)量的一致性不銹鋼換熱管的加工生產(chǎn)工藝，保障設(shè)備安全運(yùn)行。

本文節(jié)選自《第六屆中國國際400系不銹鋼會議論文集》