石油鑽採機械產品鑄件與質量控制的論文
摘要：鑄件產品在石油鑽採機械裝置及其相關領域中應用廣泛，合格的鑄件是企業生產優質產品的保證。由於鑄件在石油鑽採機械中採用單件小批次鑄造，鑄件的質量不可避免受到裝置能力、工藝方法、人員素質、原材料質量、管理方式等因素的影響。本論述依據APISpecQ1《石油天然氣行業製造企業質量管理體系規範》標準中產品生產過程控制對鑄件產品的相關要求，結合生產實踐，圍繞鑄件毛坯製造到加工過程控制要點及方法，詳細闡述了鑄件毛坯生產製造關鍵工序質量控制要素，進廠檢驗質量控制要素，鑄件加工過程中缺陷返修控制要素，鑄件不合格品管理具體措施。
關鍵詞：石油機械
石油鑽採機械使用的鑄件種類繁多、形狀各異，一般為單件小批次鑄造。本論述依據APISpecQ1《石油天然氣行業製造企業質量管理體系規範》標準，並結合蘭州蘭石石油裝備工程有限公司實際建立的質量管理體系，從鑄件毛坯的分類、供應商管理控制、進廠檢驗控制、返修控制、不合格品管理控制等方面闡述了鑄件的質量控制應關注的要素。
1鑄件毛坯的分類
石油鑽採機械產品中鑄件，根據所用金屬材料的不同，分為鑄鋼件、鑄鐵件（灰鐵、球鐵）、有色鑄件。鑄鋼件：普通碳素鋼鑄件，如結構零部件；合金鋼鑄件，如受力零部件。鑄鐵件：灰鑄鐵件，如耐磨、減震零部件；球墨鑄鐵，如受力、強度、韌性、耐磨性要求較高的零部件。有色鑄件：鑄鋁件，如各種軸承蓋等；鑄銅件，如各種軸承套等。根據鑄件對最終產品特性的影響程度，將其分為關鍵鑄件和非關鍵鑄件兩類：關鍵零部件鑄件：承受過載荷或中等載荷，工作條件複雜，用於構成鑽採產品部機關鍵部位或者重要部位的鑄件，鑄件損壞將直接影響產品的使用及整機安全，可能導致顧客嚴重或較重投訴。非關鍵零部件鑄件：承受輕載荷或者不承受載荷，工作條件簡單，用於構成成鑽採產品部機一般部位的鑄件，鑄件損壞對產品質量影響較小，並且在出現問題後容易採取糾正措施。
2供應商管理控制
鑄件的供應商應在公司最新版本“合格供方名單”中，供應商應對所有質量控制工作制定指導性檔案來規範操作行為，對參與質量控制人員應進行培訓和評定，確保鑄件生產的全過程能得到有效的質量控制。對於關鍵鑄件的供應商需到現場進行考察，制定關鍵工序的檢驗停留點，應重點關注以下關鍵工序：2.1造型工序控制模型、扣箱尺寸，重要尺寸用樣板檢測並保持型腔清潔度；製作的砂型、砂芯塗料遍數是否符合圖紙及工藝要求。2.2冶煉工序控制爐前化份，P、S、H、O、N含量及夾雜物；控制出爐溫度、澆注溫度、澆注速度，必要時點澆冒口。2.3清整工序控制打箱時間，帶溫切割冒口溫度、修毛邊、刺粘砂。2.4熱處理工序控制擺放位置及方式不易使鑄件變形，鑄件要放在墊鐵上並留出熱迴圈空間；控制升溫速度和保溫時間；試棒隨鑄件同爐進行熱處理。2.5補焊工序控制清除缺陷形成焊補坡口，是否按焊補工藝規程要求施焊及焊後熱處理，重大焊補須提供相應探傷報告與記錄圖；焊補須在最終熱處理前進行。2.6無損檢測工序探傷報告（記錄）應附帶區域圖、缺陷位置及範圍，並在實物上作出標註或提示；應在最終熱處理後的24h進行。
3進廠檢驗控制
對鑄件毛坯進廠檢驗的加強，一方面可以杜絕不合格的鑄件毛坯進入生產環節，給生產造成不必要的加工損失，進而影響後續生產進度；另一方面可以收集不合格缺陷特徵，有針對性地為供應商在後續鑄件毛坯生產中提供借鑑，提高產品質量。進廠檢驗主要控制鑄件質量檔案資料、外觀質量、幾何尺寸與形狀、鑄件試塊、鑄件內在質量。3.1鑄件質量檔案資料稽核進廠檢驗人員在鑄件毛坯入庫的同時，核查採購部門、供貨廠家所提交的採購合同及其技術協議、質量證明書等檔案是否齊全、有效；核查鑄件毛坯質量證明書中所列專案及質量指標的符合性；核查鑄件毛坯的追溯號標識、數量、材料牌號、爐批號、理化檢測報告、熱處理報告、無損檢測報告等與質量證明書、採購合同、採購規範、技術檔案要求的一致性。3.2鑄件的外觀質量檢驗、幾何尺寸與形狀的檢驗鑄件的外觀質量可用目視或放大鏡檢驗，必要時可採用著色探傷、磁粉探傷、煤油浸潤等方法，主要檢驗鑄件表面的裂紋、縮孔、氣孔、粘砂、砂眼、冷隔、結疤、起皮、渣眼、鐵豆、澆不足等缺陷，氧化皮的清理和鑄件表面粗糙度。鑄件的幾何尺寸與形狀的檢驗採取隨機抽樣方法檢驗，必要時可在平臺上劃線，主要檢驗鑄件毛坯尺寸、澆冒口剩餘量、錯箱、偏芯、毛邊、多肉、抬箱、變形、損傷等，對於圖樣、規範有特殊要求的尺寸，用專用檢測樣板逐件檢驗。進廠檢驗人員可根據供應商產品質量波動的狀況，增加（或減少）抽檢比例和檢驗專案，首批次供貨的毛坯生產廠家的鑄件，或長期供貨的毛坯生產廠家的模型大修或修改後，須提供鑄件全尺寸劃線檢驗單。3.3鑄件的試塊檢驗鑄件的試塊應有追溯標識，可單獨澆鑄，也可本體附鑄，也允許在鑄件本身上切取，但必須與產品同爐澆鑄同爐熱處理。單鑄試塊的形狀尺寸應符合相關的標準、規範。對關鍵鑄件產品應提供複驗或後序熱處理用試塊，試塊數量應滿足三次理化檢驗使用。3.4鑄件的內在質量檢驗鑄件毛坯的內在質量檢驗，主要以驗證鑄件毛坯生產廠家提供的化學成分、力學效能及無損探傷報告為主。首次供貨的毛坯生產廠家的鑄件，應按同冶煉同熱處理批次進行化學成分和力學效能的複驗，複驗應委託具有國家實驗室資質的第三方檢驗檢測機構進行，複驗結果應符合相應的標準或技術規範的要求，對有無損探傷要求的鑄件，應委託具有無損檢測資質的第三方人員進行。為了控制供應商鑄件的質量波動情況，應不定期對供方提供的鑄件進行化學成分或力學效能的複驗；供應商所供鑄件在公司以往使用中發生過質量問題或上批次複驗有不合格情況發生時，以同質量等級、同規格、同爐批號加大複驗力度。
4返修控制
石油鑽採機械產品鑄件的生產性質決定了鑄件的質量不可避免受到生產裝置設施、工藝工裝、人員素質、原材料、管理方式等影響，後續加工過程中可能出現質量缺陷，需要進行返修，鑄件產品的缺陷應根據產品的特性制定具體的返修方案。鑄件在加工過程中出現的鑄造質量缺陷，根據缺陷出現在產品的部位不同，可分為主要部位缺陷與非主要部位缺陷；根據缺陷的性質不同，可分為孔狀夾渣與裂紋；根據缺陷的大小及分佈，可分為不需要補焊缺陷、允許補焊缺陷與不允許補焊缺陷。加工後經補焊會引起變形不能保證尺寸要求，或影響使用效能，或鋼水脫氧不良造成鑄件的針孔狀缺陷是不允許補焊返修的。在實際生產過程中，根據缺陷的部位、性質、大小及分佈，具體產品需制定具體的返修控制措施。一般鑄件補焊返修原則：最終熱處理與精加工前進行，以便補焊後應力的`完全釋放，保證加工精度；能加工後消除或者減小的缺陷，需加工後進行補焊返修，減小返修面積，保證返修質量。鑄件的返修過程控制是保證返修質量的關鍵。鑄件補焊前需將缺陷清理乾淨，開出圓滑坡口，打磨出金屬光澤，表面無損檢測合格後方可施焊。補焊應按適宜的《補焊操作工藝規程》來進行，嚴格控制施焊電流、施焊速度。施焊時，採用多層多道焊，邊焊邊錘擊焊道表面，以釋放應力，焊後應進行保溫或者熱處理，進一步釋放焊接應力。焊工應具有國家技能鑑定機構認可的資質和等級證書/證明檔案。返修過程中缺陷的大小、補焊的位置、焊條牌號、施工人員、檢驗人員要有書面的記錄。
5不合格品管理控制
加強對鑄件生產到產品加工過程的不合格品控制，一方面不僅能保證鑄件產品質量，降低生產成本，杜絕劣質鑄件產品用在石油鑽採機械產品上；另一方面可以收集不合格產品缺陷特徵，有針對性地在後續產品鑄造生產中提供借鑑，提高產品的優良率。具體的控制措施如下：（1）供應商、進場檢驗、加工車間應建立不合格品臺賬，記錄不合格品的特徵；（2）不合格品通知/處理單中相關設計、工藝、質量人員簽字要齊全且相關資料要儲存；（3）不合格產品必須在實物上做出不合格標識並將其放入不合格品隔離區，及時通知相關單位處理；（4）收集不合格品缺陷特徵，對不合格產品產生的原因進行分析，及時改善和糾正生產過程中的不足。
6結束語
全面的質量控制是保證產品質量的重要條件和手段。在對石油鑽採機械產品鑄件生產到產品加工的過程質量控制中，需綜合考慮各質量控制要素對最終產品質量的影響，確保每個要素在生產過程中得到有效的控制，避免不合格產品入庫、流轉進入下一道工序。同時，還需對特殊的產品制定詳細的質量控制流程，與企業已建立的質量管理模式相結合，從而滿足客戶需求。