低溫截止閥門的故障分析

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1、前言????低溫截止閥門是運(yùn)輸液氫、液氧、液氮等低溫介質(zhì)時(shí)的關(guān)鍵設(shè)備，其廣泛用于我國(guó)航天領(lǐng)域試車和發(fā)射任務(wù)中。波紋管是低溫閥門中重要的組件，起到補(bǔ)償?shù)蜏亟橘|(zhì)引起的管壁伸縮變形的作用。波紋管補(bǔ)償器之所以能夠在許多行業(yè)中得到廣泛應(yīng)用，除具有良好的補(bǔ)償能力之外，高可靠性是主要原因。其可靠性是通過(guò)設(shè)計(jì)、制造、安裝、運(yùn)行管理等多個(gè)環(huán)節(jié)來(lái)保證的，任何一個(gè)環(huán)節(jié)的失控都會(huì)導(dǎo)致補(bǔ)償器壽命的降低甚至失效。????1低溫閥門波紋管破壞現(xiàn)狀????根據(jù)閥門的形式及需要的不同，一臺(tái)低溫閥門需要一個(gè)或多個(gè)波紋管。然而，波紋管屬于薄壁材料，且有彈性大剛度小的特點(diǎn)，在低溫閥門的制造、組裝

2、和試驗(yàn)的過(guò)程中，閥門波紋管的破壞率較高，使得閥門局部或整體結(jié)構(gòu)失效，難以修復(fù)。另外，波紋管為非標(biāo)類產(chǎn)品，需要根據(jù)口徑、壓力、壽命、補(bǔ)償量等數(shù)據(jù)進(jìn)行專門設(shè)計(jì)并采購(gòu)，生產(chǎn)周期長(zhǎng)。波紋管破壞的問(wèn)題不僅延長(zhǎng)了閥門的生產(chǎn)周期，而且大大增加了閥門的生產(chǎn)成本。因此，降低低溫閥門波紋管破壞率對(duì)于控制閥門的生產(chǎn)成本、提高生產(chǎn)效率和提高閥門的可靠性有著重要的意義。????2閥門波紋管破壞的原因分析????通過(guò)對(duì)我單位低溫截止閥門生產(chǎn)車間進(jìn)行調(diào)研，針對(duì)波紋管損壞率高的問(wèn)題采用頭腦風(fēng)暴法，對(duì)造成這一問(wèn)題可能的原因進(jìn)行詳細(xì)分析。????2.1人員因素????焊接人員焊接水平不足：經(jīng)

3、統(tǒng)計(jì)，我單位車間閥門焊接的相關(guān)操作人員的實(shí)際情況，他們均具有崗位技術(shù)等級(jí)證書（焊工等級(jí)證等），并具有5年以上焊接經(jīng)驗(yàn)，焊接操作人員的合格率為100%。????波紋管氣壓試驗(yàn)時(shí)打壓壓力過(guò)高：經(jīng)了解，操作人員熟悉閥門相關(guān)試驗(yàn)方法，從事閥門工作均有5年以上經(jīng)驗(yàn)。相關(guān)工裝齊全，使用方式正確。????2.2原材料因素????經(jīng)核實(shí)，外購(gòu)波紋管均有合格證書，同時(shí)，操作人員測(cè)量了波紋管的尺寸，滿足提料要求。還對(duì)其進(jìn)行了液氮冷凍試驗(yàn)，然后進(jìn)行氦質(zhì)譜檢漏，確保了波紋管在使用前沒(méi)有損壞、裂紋。外購(gòu)波紋管合格率為100%。????2.3工藝因素????波紋管焊接工藝不完善：經(jīng)調(diào)

4、查，波紋管焊接工藝過(guò)程不明確，導(dǎo)致焊接過(guò)程不規(guī)范。例如，焊接前沒(méi)有用同軸工裝固定波紋管，導(dǎo)致波紋管和閥門內(nèi)腔不同軸，焊接件坡口不規(guī)范等、焊接時(shí)未采用濕布對(duì)波紋管進(jìn)行保護(hù)。所以，此因素為波紋管破壞率高的主要原因。????搬運(yùn)、存放閥門的方式不得當(dāng)：經(jīng)調(diào)查，關(guān)于波紋管搬運(yùn)、存放的工藝要求不明確，造成波紋管在搬運(yùn)、存放過(guò)程中的損壞。例如，搬運(yùn)閥門方法不得當(dāng)，導(dǎo)致閥門波紋管彎曲損壞，閥門波紋管外沒(méi)有保護(hù)措施，致使波紋管易造意外損壞等。所以，此因素為波紋管破壞率高的主要原因。????2.4環(huán)境因素????經(jīng)調(diào)查，存放波紋管的環(huán)境干燥清潔，沒(méi)有多余物，不會(huì)造成波紋管的

5、腐蝕損壞。????2.5設(shè)備因素????經(jīng)核實(shí)，焊接波紋管的焊接設(shè)備均在在使用期限內(nèi)。焊絲型號(hào)符合圖紙要求，焊絲均有產(chǎn)品合格證。????3降低閥門波紋管破壞率的改進(jìn)措施????針對(duì)造成波紋管破壞率高的波紋管焊接工藝不完善和搬運(yùn)、存放閥門的方式不得當(dāng)這兩項(xiàng)主要因素，制定了相應(yīng)的對(duì)策來(lái)防止波紋管破壞。????3.1制定完整的波紋管焊接工藝指導(dǎo)書????（1）嚴(yán)格按照?qǐng)D紙意圖，制定合理的波紋管焊接順序。QC小組成員與設(shè)計(jì)人員溝通，理解設(shè)計(jì)意圖，在滿足功能的情況下，規(guī)定了波紋管及相關(guān)部件的焊接順序，從工藝角度最大程度的保障了波紋管在焊接過(guò)程中不受破壞。例如，某型號(hào)

6、閥門閥桿處波紋管及相關(guān)部件的焊接順序，如圖1所示。由圖1可以看出，修改前焊接波紋管及相關(guān)部件時(shí)，最后一道焊縫距離波紋管很近，焊接時(shí)飛濺的焊液容易損壞波紋管，而改進(jìn)后的波紋管焊接方式是先將相關(guān)部件焊接好，再將波紋管和其焊接，焊接最后一道焊縫時(shí)，波紋管已被內(nèi)襯筒保護(hù)，減小了焊接時(shí)對(duì)波紋管損壞的可能性。圖1某型號(hào)閥門閥桿處波紋管的焊接順序????（2）采用濕布保護(hù)法。在焊接波紋管時(shí)，可以用濕布包裹波紋管一側(cè)，一方面防止波紋管局部過(guò)熱變形損壞，另一方面防止了飛濺的焊液損傷波紋管。實(shí)施情況如圖2所示。圖2濕布保護(hù)法實(shí)施情況????（3）規(guī)范實(shí)際焊接中波紋管的焊接坡口

7、形式及焊接端面形式。由于實(shí)際操作中波紋管和焊接件壁厚不一定相同，焊接時(shí)應(yīng)當(dāng)使波紋管壁厚和焊接件坡口附近壁厚相同，具體實(shí)施方案如圖3所示。圖3波紋管焊接時(shí)的坡口形式及焊接端面形式????（4）將閥桿與其導(dǎo)向部件組裝后，再將波紋管套在閥桿上，進(jìn)行相關(guān)焊接，保證了波紋管和閥桿及閥體的同軸度。示意圖如圖4。圖4保證波紋管同軸度實(shí)施情況????3.2規(guī)范波紋管的搬運(yùn)、存放工藝要求????（1）制作閥門搬運(yùn)工裝，確保搬運(yùn)過(guò)程中不損壞波紋管。設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)了搬運(yùn)閥門專用工裝，如需搬運(yùn)閥門，先將工裝安裝在閥門上再進(jìn)行搬運(yùn)，有效避免了搬運(yùn)過(guò)程中對(duì)波紋管的彎曲損壞，實(shí)施情況如圖

8、5所示。圖5閥門搬運(yùn)工裝實(shí)施情況????（2）制作閥門存放時(shí)保護(hù)波