大型法兰制造工艺研究

扬州巨人机械有限公司 田 军

大型法兰制造工艺研究

扬州巨人机械有限公司 田 军

随着科技的进步，现代石油化工企业朝着大型化、复杂化的方向发展。设备的大型化给制造企业带来了机遇，但也带来了更大的挑战。在大型法兰的生产制造过程中，由于法兰坯料成环形，若用传统的分瓣制作，如果大型法兰分瓣过多，必然会增加焊接工作量，而且焊接带来的变形也会增加；如果分瓣过少，就浪费了原材料，造成了一定的经济损失。以扬州巨人机械有限公司为例，该公司对大型法兰制造工艺进行了优化，尤其是对于公称直径不小于1 000 mm的平焊法兰，该公司总结出了一套优化的生产工艺，满足了工艺及生产需要。本文，笔者以甲型平焊法兰（材质为Q345R，型号为 JB/T4701–2000 RF 1000–0.25）为例，从下料、卷制、焊接、整形、热处理等工序进行阐述。

一、下料工艺

下料工艺是第一道工序，直接关系到制造法兰的成败。法兰RF 1000–0.25制作工艺如图1所示。

1.法兰的具体参数为：DN＝1 000 mm，D＝1 130 mm，δ＝40 mm。法兰下料内、外径方向需分别留出10 mm的切削余量，厚度方向需留出6 mm的切削余量。

2.关于下料长度L的确定，实践表明，L＝法兰中径×π；即L＝π（DN＋D1）/2，计算得出L＝π（1 000＋1 130）/2＝3 345 mm。

由此可知，板条的下料尺寸L＝3 345 mm，B＝85 mm，厚度＝49 mm，取整为50 mm（用50 mm厚钢板下料）。板条下料尺寸如图2所示。

二、卷制工艺

卷制工艺有冷卷和热卷两种，笔者所在公司通常采用冷卷（B可以达到100 mm）的卷制工艺。卷制使用的设备为卷板机，卷制过程中要不断调整精度，以达到所需要的圆度。通常，直径方向误差不超过3 mm。

三、焊接工艺

焊接施工中，虽然只有一道焊口，但考虑到焊接变形与焊接质量，笔者所在公司采取X形坡口。首先，将环形坯料水平固定在龙门架夹具平台上，然后进行坡口加工，坡口加工先采用火焰进行切割，然后用砂轮机磨制而成，要求坡口表面光滑、平整、无明显凹槽，坡口表面及两侧无氧化铁、杂质、水分、油渍及分层等缺陷。

由于坯料的厚度较厚，选择合适的焊接方法直接影响焊接产生的变形程度。笔者所在公司选择手工焊进行两边对称焊接。若焊接不当，仍有可能产生焊后变形。如，先焊完X坡口的一面，再焊接另一面；则先焊第一面时，结构刚性还比较小，焊接变形较大，当焊反面时，正面的焊缝已经成型，结构刚性大大增加，这时焊接引起的变形量比正面小，虽然两者变形方向相反，但并不能完全抵消，最后仍保留第一面的变形方向。根据焊接工件的厚度及焊条直径确定焊接层数，本例工件厚50 mm，分成10层进行，每面5层，焊接采用正反对称焊接，每层焊接完成后锤击焊缝数次，以及待焊缝完全冷却以后再卸掉工装夹具，尽量消除焊接应力。

焊接完成后，按JN4700要求进行全面的RT或UT检查，由于焊接部位是应力集中和法兰强度比较薄弱的部位，所以必须进行无损检测，且必须达到等级要求。UT检查必须达到Ⅰ级合格，或者RT必须达到Ⅱ级合格，检测方法按JB4730规定进行。

四、整形工艺

整形工艺至关重要，若整形不到位，必然导致密封面加工余量不够，笔者所在公司采取600 t液压机进行校平。法兰圆环坯料在卷其制、焊接过程中存在扭曲、焊接变形等问题，通过校平，可以将坯料的平整度误差控制在2 ～ 3 mm。

五、热处理工艺

校平完的圆环坯料，都应进行消应力退火处理。因为板条在卷制、焊接、校平过程中积累了大量应力，退火处理可以使应力得到释放，提高焊缝的抗裂性能和韧性。此外，退火处理改变了焊缝及热影响区的组织、结构，加强了构件的稳定性，改善了坯料的切削加工性能。