不銹鋼表面機(jī)械拋光工藝技術(shù)的應(yīng)用

杜洪濤，白銀虎

（陜西渭河煤化工集團(tuán)有限責(zé)任公司，陜西 渭南 714000）

在化工裝備制造領(lǐng)域中壓力容器、換熱器仍然是主要的設(shè)備結(jié)構(gòu)類型。隨著新材料、新工藝的應(yīng)用、設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造技術(shù)要求高、使用工況苛刻等要求，不銹鋼設(shè)備內(nèi)表面粗糙度要求越來越高，它對設(shè)備的耐腐蝕性、耐磨性、疲勞強(qiáng)度等都有一定影響。主要是關(guān)鍵件封頭、筒體等件，一般在Ra1.6～0.4um，因此，成型后表面有一層灰色氧化膜或毛刺，必須對內(nèi)表面進(jìn)行拋光處理，提高表面耐腐蝕性和耐磨性等特點。現(xiàn)常用的拋光工藝方法有機(jī)械拋光、電解拋光、化學(xué)拋光、超聲波拋光等，由于各類拋光工藝方法原理、適用范圍、操作性、安全性、經(jīng)濟(jì)性等綜合因素，存在較大的差異和局限性。其中機(jī)械拋光是通過較硬磨料對較軟工件材料的持續(xù)沖擊、剪切作用，靠切削材料表面塑性變形去掉被拋光后的凸部而得到平滑面的拋光方法，拋光過程沒有發(fā)生化學(xué)變化。一般使用油石條、羊毛輪、砂紙等，以手工操作為主，由于適用范圍廣、操作方便、經(jīng)濟(jì)性良好、加工效率高、質(zhì)量穩(wěn)定可靠等方面的優(yōu)點而被廣泛用于中小型化工裝備制造企業(yè)中小零部件的制造生產(chǎn)。

1 簡介

我公司為某項目180萬噸/年乙二醇草酸二甲裝置設(shè)備硫化罐，是Ⅲ類臥式容器設(shè)備，設(shè)備主要由左、右橢圓封頭、筒體、人孔等部件組成。設(shè)備內(nèi)徑Φ2400，壁厚20mm，總長度6000mm。工作介質(zhì)：工藝氣、廢甲醇，具有中毒危害和腐蝕性。主體材料：S30403，設(shè)備上、下封頭為橢圓封頭EHA2400×20，標(biāo)準(zhǔn)：GB/T25198-2010《壓力容器封頭》，按照技術(shù)要求和工況要求與介質(zhì)接觸內(nèi)表面粗糙度Ra1.6um。經(jīng)過對多種拋光工藝方法的質(zhì)量、效率、經(jīng)濟(jì)性等方面綜合對比，采用機(jī)械拋光工藝方法操作簡單、經(jīng)濟(jì)性優(yōu)良，加工質(zhì)量和效率穩(wěn)定可靠，完成了封頭內(nèi)表面的拋光任務(wù)。

2 材料

設(shè)備材料結(jié)構(gòu)為板焊結(jié)構(gòu)，主體材料：S30403，標(biāo)準(zhǔn)GB/T24511-2017《承壓設(shè)備用不銹鋼和耐熱鋼鋼板和鋼帶》，它是奧氏體不銹鋼材料，材料用粗煉鋼水加爐外精煉，連鑄坯或鋼錠水壓縮比應(yīng)小于3。材料供貨狀態(tài)為固溶態(tài)交貨，表面加工類型為1D。鋼板按GB/T4334-2008方法C進(jìn)行晶間腐蝕試驗。材料力學(xué)性能延伸強(qiáng)度R0.2≥210MPa，抗拉強(qiáng)度Rm≥490 MPa，伸長率A%≥40，硬度HRB≤92。經(jīng)復(fù)驗合格后，用于設(shè)備制造中。

3 設(shè)備選用

根據(jù)封頭的外型尺寸和加工要求，選用JD-AB-012型號的拋光機(jī)，它利用機(jī)械氣壓和銷軸原理，調(diào)節(jié)機(jī)頭和待拋光件的接觸力，使得拋光帶的角度能夠在較大范圍內(nèi)調(diào)整且調(diào)整氣缸能及時調(diào)整拋光帶的預(yù)緊力，通過砂紙的高速圓周運動進(jìn)行表面拋光。它適用范圍于各種不同規(guī)格不銹鋼橢圓、蝶形，及錐形封頭的內(nèi)外拋光，從60～400鉬及鏡面拋光或拉絲亞光。設(shè)備主要由底座、電氣控制柜、立柱、設(shè)在立柱上可升降且軸向移動的橫臂，設(shè)在橫臂端部可調(diào)整拋光角度及拋光面壓力的拋光裝置、設(shè)在底座上可夾持支撐不同直徑封頭并能旋轉(zhuǎn)的彈性支撐作等構(gòu)成，拋光帶設(shè)置在從動輪和采用電機(jī)帶動的主動輪上。封頭拋光機(jī)可以做到低成本，高效率、高質(zhì)量，拋光質(zhì)量均勻等優(yōu)點，有效解決工人進(jìn)行罐內(nèi)拋光安全性及職業(yè)病的問題。主要特點：（1）布砂輪及千葉輪拋光，成本低，效率高、可以晶面拋光。（2）拋光速度每小時可達(dá)8～10m2（拋一次計算）。（3）提高拋光質(zhì)量，粗糙度可高達(dá)0.28um，可避免人工拋光的質(zhì)量不穩(wěn)定及返工量大。（4）可連續(xù)工作，提高效率，替代人工拋光，一臺設(shè)備能減少2～3個工人的工作量，降低勞動成本及解決招工難。（5）解決了工人進(jìn)入罐內(nèi)拋光安全性及職業(yè)病的問題，減少勞資糾紛風(fēng)險。設(shè)備技術(shù)特性如表1所示。

表1 技術(shù)特性

4 操作過程

4.1 封頭定位

橢圓封頭規(guī)格EHA2400×12，材料：30403，外型尺寸較大，重量約120kg。將成品封頭水平放置在帶的回轉(zhuǎn)工作臺上，將封頭放置工作狀態(tài)后依靠自身的重力與四個不同方向可自由橫向移動的斜支撐點緊密接觸，在低速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下，能保證封頭定位的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。調(diào)節(jié)0o、90o、180o、270o支撐點位置，使支撐點位于封頭高度1/4處，為保證在拋光過程中封頭的穩(wěn)定性和拋光質(zhì)量均勻，采用目視找正，控制水平公差在±1mm。

4.2 操作工步

第1工步：粗拋光，它主要用來除去零件表面較大的毛刺、劃痕、銹痕、氧化皮、砂眼、氣泡、焊瘤、焊渣和各種宏觀缺陷，以提高表面平整度和降低表面粗糙度。去除表面氧化物等雜質(zhì)。選用30mm寬度80鉬柔性砂紙安裝在橫梁底部主動拋光輪上，根據(jù)待拋光零件的材質(zhì)和技術(shù)要求，通過控制柜的液壓系統(tǒng)調(diào)節(jié)砂紙與機(jī)頭轉(zhuǎn)輪的松緊程度，調(diào)整貼合氣壓壓力0.2～0.4MPa，利用壓力使整個機(jī)頭主動輪與封頭內(nèi)表面緊密貼合，轉(zhuǎn)速：520～540r/min。筒體的相對轉(zhuǎn)速：20～40r/min，去除表面氧化物、污點、油跡等雜質(zhì)。如未徹底清潔，可進(jìn)行多次拋光，直到處理表面的污物位置。選用粗拋光砂紙安裝在拋光輪上，調(diào)整高度和壓力，保證磨削面與封頭夾角60o～80o，拋光方向采用從里向外拋光。每道拋光表面搭接前道約10mm。

第2工步：精拋光。更換砂紙，用較細(xì)砂紙的對粗拋的表面作進(jìn)一步的加工，它能除去粗拋時留下的劃痕，產(chǎn)生平滑至中等光亮的表面，其表面的粗糙度在零點及微米到數(shù)微米之間。調(diào)整轉(zhuǎn)速進(jìn)行精拋光。選用30mm寬度300鉬柔性砂紙安裝在機(jī)頭主動拋光輪上，調(diào)整貼合壓力控制在0.2～0.4MPa，提高轉(zhuǎn)速，控制轉(zhuǎn)速：550～560r/min,去除表面微小氧化物、污點、油跡等雜質(zhì)。

兩次拋光過程由于選擇合理的操作工藝參數(shù)措施和砂帶，效果存在明顯的差別。封頭內(nèi)表面的拋光過程，經(jīng)過二次拋光后的封頭表面采用專用粗糙度檢測儀進(jìn)行檢測，完全符合設(shè)計圖紙要求。更換拋光機(jī)頭，采用同樣的方法可以對筒體進(jìn)行拋光，對表面拋光技術(shù)要求較高的零部件可進(jìn)行更換目數(shù)較細(xì)的砂紙進(jìn)行多次拋光處理，最高表面粗糙度可達(dá)0.4um，能滿足常規(guī)制造生產(chǎn)需要。

5 結(jié)語

拋光機(jī)利用機(jī)械拋光的原理，拋光效果穩(wěn)定可靠、操作簡單、經(jīng)濟(jì)性較好，滿足設(shè)計、圖紙工藝要求。尤其在批量待拋光件的制造生產(chǎn)中發(fā)揮著高效、質(zhì)量穩(wěn)定等作用，但在實際操作過程中，容易產(chǎn)生粉塵污染，操作人員需佩戴好防護(hù)用品后進(jìn)行操作。公司后續(xù)加工其他項目不銹鋼設(shè)備零、部件的批量設(shè)備再生塔、分離器、回收塔、廢水冷卻器等不銹鋼鋼設(shè)備有較高粗糙度要求的封頭、筒體、堆焊管板等重要件采用這種進(jìn)行拋光處理，加工質(zhì)量和效率穩(wěn)定可靠，為設(shè)備制造周期節(jié)省了大量時間和經(jīng)濟(jì)費用，滿足生產(chǎn)需要。