何川

本公司自建厂开始一直生产“金属波纹管补偿器”，经验比较丰富，但城市供热用“套筒补偿器”从未接触过，所以此次试制从设计、工艺加工、工装等等，均属于全新的领域。

一、课题的提出

（1）芯管组件的壁厚达28mm，外壳组件最大直径1020mm，总体长度最长1008mm。因为筒体壁厚，所以对焊接质量提出了严格的要求。

（2）粗糙度要求高。芯管与外壳组件的密封槽、密封面需要镀铬，为保证密封效果，对镀铬面的机加粗糙度要求较高。芯管与外壳组件长度最长达555mm，立车时夹压不稳，机加粗糙度不易达到要求，需要特制工装来保证产品质量。

（3）安装套合芯管组件与外壳组件需要较高的同轴度。芯管组件与外壳组件的单边间隙是0.3mm～0.6mm，芯管組件外壁套上密封圈后，与外壳组件内壁为过盈配合，所以安装时必须保证芯管与外壳的同轴度，即是外壳组件中心轴要垂直于放置芯管组件的平面，同时需小心调整同轴度，保证密封面不能被对方划伤。

（4）耐压需要采用新方法。套筒补偿器两端均为焊道坡口，所以常规产品耐压试验所使用的夹压方式无法适用，需重新设计制造工装。产品要求试验压力达到3.75MPa，远远超出常规产品的最大压力1.5MPa，对耐压工装的密封控制也提出了新的要求。

二、套筒补偿器制造方案的研究确定

基于以上特点和难度，我们研究该种套筒补偿器的制造方案如下：

（一）转接管与外壳组件以及芯管组件环焊缝焊接方式的确定

C02焊方法具有效率高、熔敷速度快、焊接效率高等特点，但也存在易出气孔，容易造成未焊透、成形不易控制等缺点。氩弧焊方法焊接质量好，易操作，焊缝成形易控制，鉴于以上两种焊接方法的特点，我们决定采用CO2焊为主，氩弧焊为辅，夹压在焊接变位机上进行焊接。

（二）芯管组件与外壳组件的机加方式

芯管组件与外壳组件均为筒体形式，且长度最长达555mm，分别要求机加两端及内壁、外壁。此种形式的产品使用立车机加时，稳定性差，加工面易产生波纹。

芯管组件的机械加工：主要机加尺寸集中在一端，长度约140mm，粗糙度要求1.6。车间研制了加长夹爪，分别从内和外二个方向各四点夹压芯管组件不需机加部位，夹爪至高点接近机加面，最大限度减少颤动。

外壳组件的机械加工：外壳组件主要机加面为筒体内壁，从上到下整个机加面粗糙度要求均为1.6。同样使用了如芯管组件的加长夹爪，因为内壁需要全部车削，只能从外部进行夹压。为弥补不足，制作圆形套环工装，使用螺栓多点加固筒体，减少振颤。虽然最大程度减少了工件的颤动，但是由于种种不利因素导致车削效果不理想，最后采用砂布轮打磨的方式给予解决。手工打磨无法保证圆度，所以制作小工装将砂轮机夹压在立车刀架上，利用车床的匀速进给进行打磨，砂布轮韧性好不存在因为磨损导致的产品尺寸偏差。此法极好的解决了外壳组件内壁的粗糙度问题。

（三）芯管组件与外壳组件的安装套合

为保证芯管组件与外壳组件的同轴度，利用油压机来进行安装。将外壳组件的法兰夹压在油压机上滑块上，芯管组件芯管部位朝下，置于工作台上，调整位置与外壳组件同轴。点动油压机上滑块缓慢下落，套合在芯管组件上，随时微调芯管位置，保证同轴度，小心磕碰划伤。外壳组件落到极限位置后，拆卸法兰夹块，芯管下面、法兰上面放置支撑，反向将芯管组件顶出。

（四）耐压试验

芯管组件与外壳组件之间属于滑动接触，在做耐压试验时，需先将两组件用角钢、槽钢等支撑物进行固定。鉴于套筒补偿器两端均为坡口，水压工装不能夹压，且各个补偿器长短不一，因此最后决定使用油压机压紧两端水压盖板以进行水压试验。为方便排水、排气，下盖板侧面进行钻孔安装注水口及水压表，上盖板侧面钻孔安装排气口逆止阀。使用油压机压紧盖板后（点动压紧，注意密封圈状态，压的过紧易造成密封圈的损坏，过松则无法实现密封），充水进行耐压试验。

（五）法兰的拼接

法兰和压盖为Ф外1020和Ф内882或Ф外1020和Ф内724的圆环。外径大，内外差径小，如全部采用板材整体下料，则所材料损耗过大。为降本增效，将法兰三等分后套材下料，在最大程度上节约了原材料。

法兰焊接时，开600K形坡口，双面焊接。焊后使用油压机校平。铆装外壳组件前，将法兰单立车见平，未机加面铆装在端面，以便整体机加时一起加工。

三、套筒补偿器制造过程的质量控制

（1）筒体的成形由滚床进行，焊后的校形十分重要，筒体的圆度必须严格控制在±1mm的公差范围内，否则对铆装和焊接包括机加都会带来困难，不易保证质量并造成外观缺陷。芯管组件环缝焊后壁厚不同，只能单节进行校正后才可进行环缝的组对及焊接，焊后是无法进行滚圆校正的。无论是芯管组件还是外壳组件，在焊接后机加前都需要二次校正，控制筒体圆度在±1mm的公差范围内，以保证机加后筒壁厚度不超差。

（2）芯管组件和外壳组件在机加夹压时，在保证产品稳固性的同时不能过紧，由其是局部位置的过紧。芯管组件的四点夹压以及外壳组件的套环夹压，要求在校紧螺栓时力度均等，防止筒体因夹压变形，导致松夹后回弹，引起的圆度尺寸超差，严格控制机加后圆度在±0.5mm范围。

四、结论与效益分析

（1）法兰套材使法兰材料损耗由原来所需板材32.6吨，节约至11吨。法兰的成本减少到原来的1/3，在很大程度上提高了产品效益。

（2）通过上述的工艺措施保证了套筒补偿器整体质量符合技术要求，满足客户要求。送货后客户经过比对，我公司生产的套筒补偿器，无论是外观质量，还是尺寸公差均较其它厂家优秀，对我公司生产的产品质量给予了极大的肯定。