不銹鋼焊接式烘筒的質量問題探討

張輝

（江蘇省特種設備安全監督檢驗研究院泰州分院，山東 泰州 225500）

不銹鋼焊接式烘筒由于其易清洗維護、傳熱效果好、筒體表面光滑、能承受內壓等優點受到廣大用戶的青睞，在紡織、印染等行業得到了廣泛應用，且量大面廣，但是，不銹鋼焊接式烘筒也是壓力容器的一種，屬于特種設備，關乎著人民的生命和財產安全，其安全質量問題不容忽視。本文就一起不銹鋼焊接式烘筒的質量問題進行了分析和討論，并提出了自己的見解和建議。

1 質量問題總體概況

1.1 烘筒主要技術要求

某烘筒廠生產的一批不銹鋼焊接式烘筒遭到客戶的質量投訴，質監稽查部門會同特種設備監察部門啟動了質量問題調查程序。該批次烘筒設計技術參數如表1 所示。

表1 不銹鋼焊接式烘筒設計技術條件

1.2 質量問題詳情

該批烘筒經檢驗合格并取得特種設備制造監檢證書后交付客戶，客戶在驗收時對這批烘筒進行了抽檢，并對抽檢的該臺不銹鋼烘筒進行多點壁厚測量（測量數據如表2 所示），發現筒體有一點實測壁厚1.78mm，小于設計最小厚度1.80mm，其余各點均在1.80～1.85，認為該產品不合格，遂向制造單位和當地特種設備監察部門投訴。

表2 筒體(名義厚度2.0mm)壁厚測量數據

經監察部門、監檢機構、制造單位和使用單位確認后一致認為：該臺不銹鋼焊接式烘筒筒體厚度不符合圖紙規定的設計最小筒體厚度及FZ96025-2006《不銹鋼焊接式烘筒》標準中第4.8 條關于筒體厚度的要求，存在質量問題。

1.3 質量問題原因分析

1.3.1 材料方面

該批產品使用的板材為正規鋼廠生產的牌號為S30408的2.0×1500mm、2B 板，供貨狀態為固溶，其相關技術指標符合GB/T25411-2017 的規定，并按照GB/T150.4-2011 中第5.1.2 條的要求復驗力學性能合格。

1.3.2 設計方面

（1）設計標準的符合性。GB/T150.1-2011 中第4.3.7條規定，高合金鋼制壓力容器的殼體加工成型后不包括腐蝕裕量的最小厚度一般應不小于2.0mm。該條文并未禁止殼體成型后最小厚度小于2.0mm，所以該不銹鋼烘筒筒體設計最小厚度為1.80mm 是符合GB/T150-2011 中該條要求的，并同時符合FZ96025-2006 中第4.8 條關于筒體內徑小于570mm，公稱寬度小于等于2200mm 時，準許其最小厚度大于等于1.80mm 的要求。

（2）強度校核。利用GB/T150.3-2011 中第3.3 條進行內壓圓筒強度校核。

式中，δ為筒體計算厚度，mm；Pc為計算壓力0.51MPa；Di為內徑500mm；[]tσ 為設計溫度下筒體材料的許用應力137MPa；φ 為焊接接頭系數0.85。

由公式（1）可計算出筒體計算厚度δ=1.10mm，小于筒體設計最小厚度1.80mm，由于腐蝕裕量為0mm，所以該設計的筒體強度是符合GB/T150-2011 標準要求的。

綜上，該不銹鋼焊接式烘筒在設計方面是符合要求的。

1.3.3 制造方面

式中，δe為烘筒制造成型時筒體實測壁厚，mm；δ1為筒體名義厚度，mm；C1為鋼板負偏差，mm；C2為腐蝕裕量，mm；C3為加工成型減薄量，mm。

（1）材料負偏差。在實際制造過程中，企業為了節約成本，往往采用負偏差較大的鋼板，由上述鋼板材料信息，根據GB/T24511-2017 中第5.1.2.4 條表4 可知，其厚度負偏差可為0.10mm。

（2）加工成型減薄量。①轆圓減薄及保證筒體粗糙度的拋光減薄，如果不加控制，減薄量可達0.20mm，甚至更薄。②焊接形成的錯邊、咬邊等缺陷打磨及返修減薄，如果焊接成型時產生錯邊、咬邊等焊接缺陷，造成的打磨及返修減薄更是加劇了筒體有效厚度的減少。③烘筒在制造流轉過程中造成的碰傷、劃傷等機械損傷打磨、修復減薄。

由公式（2）可知，如果不控制加工成型減薄量和鋼板負偏差，筒體的有效厚度極易小于設計最小厚度要求，造成產品不合格。

1.3.4 檢驗方面

該廠檢驗人員質量把關不嚴，檢驗工作不認真，測厚儀未定期校準保養，測點布置不合理，未重點測量易減薄部位，并未在產品從投料到加工成型制造流轉過程中的重要節點進行系統有效檢驗，導致不合格產品出廠，并被客戶投訴。

由以上分析可知，該臺不銹鋼焊接式烘筒的質量問題主要是原材料控制、制造加工過程控制和檢驗控制不當造成的，設計方面是符合要求的。

1.4 制造廠整改措施

針對該類型的質量問題，制造廠采用名義厚度2.5mm 的S30408 不銹鋼板代替原2.0mm 的S30408 不銹鋼板，來確保不再出現此類問題。產品制造完成后，經測厚儀多點多部位測量數據如表3 所示，其結果是符合設計要求和產品標準筒體壁厚大于等于1.8mm 要求的。

表3 筒體(名義厚度2.5mm)壁厚測量數據

2 對制造廠整改措施的不同見解與建議

2.1 對其整改措施的不同見解

用厚板代替薄板是解決了不銹鋼焊接式烘筒成型后筒體厚度不符合設計最小壁厚要求的問題，但是，同時也有不妥之處：使用厚板代替薄板增加了制造單位的材料成本；使用厚板代替薄板使該不銹鋼焊接式烘筒在工作中的傳熱效率降低，增加了使用單位的能耗成本；該種不銹鋼烘筒使用數量眾多，是一個成熟的產品，經大量使用案例和試驗驗證，其強度能夠得到保證并確保安全使用，若控制得當，筒體采用名義厚度2.0mm 不銹鋼板是可以保證其最小成型厚度不小于1.8mm 的；這與TSG21-2016 中第3.1.7 條中關于選材經濟性和節能降耗原則不符，壓力容生產制造時，應在充分考慮安全的同時也要兼顧經濟和節能。

2.2 解決問題的關鍵措施

解決問題的關鍵在于使用名義厚度2.0mm 不銹鋼板，要想使產品最終筒體壁厚不小于1.8mm，應建立嚴格的質量保證體系，并采取有效的制造過程控制措施予以保證（如表4所示）。

表4 不銹鋼焊接式烘筒制造過程質量控制措施

3 結語

由以上分析可知：

（1）該不銹鋼焊接式烘筒由最小成型壁厚不達標造成的質量問題，主要是采用較大負偏差鋼板和加工成型減薄導致。

（2）筒體采用名義厚度2.5mm 不銹鋼板代替名義厚度2.0mm 不銹鋼板，有效避免了筒體最小成型厚度小于設計最小壁厚的情況，但同時造成制造單位材料成本增加和使用單位能耗成本增加，在考慮安全的同時沒有兼顧經濟和節能，與TSG21-2016 的安全、經濟和節能原則不符。

（3）企業若加強管理，提高制造水平，制定正確有效的質量保證體系并有效運轉，對生產過程進行嚴格的質量控制，減少加工成型減薄量，同時避免使用較大負偏差的鋼板，是可以保證筒體使用名義厚度2.0mm 的不銹鋼板時，其最終成型壁厚不小于設計最小壁厚1.8mm。