浅析卷板机故障原因与检修措施

金祥鹏

（中石化宁波工程有限公司，浙江宁波 315207）

0 引言

压力容器是将筒体、封头、内部构件和外部构件等根据设计要求通过焊接制作完成，筒体和封头通过卷板机用金属材料加工而成，相对而言，筒体使用金属材料的量比较大。卷板机是压力容器制造的关键设备。

1 卷板机使用情况

1.1 现有卷板机设备

中石化宁波工程有限公司目前使用的卷板机基本是两种结构，早期购买的上辊平移结构，后期购买的下辊平移结构，近期购买的卷板机又有新的结构形式。现有卷板机情况如表1所示。

表1 卷板机设备明细

1.2 故障现象

建厂初期的一台32 mm卷板机是国外进口的属于当时比较先进的设备，卷板机机组重量42.6 t，整体体积较小、结构紧凑，该进口设备采用全液压动力系统，液压控制灵活、数字显示直观、操作比较方便。该设备在使用中曾经出现过卷板机下辊轴承座开裂故障，原因是加工的钢板超出设备使用要求。当时对进口设备比较重视，出现问题后立即组织人力物力抢修，快速恢复了生产能力。

2000年，单位扩大产能改造并新建厂房，配套购置一台70 mm卷板机（图1），该设备机组重196 t，结构形式与32 mm卷板机相似，压力容器制造能力有了很大提高，卷板机也一直处于良好运行状态。2007年该设备曾经出现过主油缸漏油现象，托辊无法调节，经过分析和拆卸处理，发现主油缸密封圈橡胶老化失效，定制相应尺寸的密封圈进行更换，托辊调节机构检修后调节效果明显好转。随后在工期紧、任务重情况下，用70 mm卷板机超负荷卷制一批钢板，在卷制过程中逐渐出现机架固定螺栓松动、减速箱固定螺栓松动现象，每隔2～3天就需要紧固一次。运行一个月后，托辊轴承压盖螺栓断裂，轴承压盖变形，轴承碎片从轴承座里掉出，下辊轴承座局部开裂（图2）。经过分析评估后找专业单位投标报价检修，按现场观察到的损坏情况估算报价。设备解体后发现托辊4根直径200 mm轴头断了3根（图3），其中有一处损坏后有锈蚀现象，说明使用时可能已经损坏。

图1 70 mm卷板机

图2 70 mm卷板机下辊轴承座裂纹

图3 70 mm卷板机托辊轴头断裂

2 原因分析

2.1 卷板机使用中的故障分析

分析卷板机使用中出现的问题，前两次是超限使用引起卷板机的损坏。另一方面是操作技能问题。部分操作人员退休、转岗、离职，使设备操作衔接出现问题。

2.2 扩大产能后的故障分析

2010年本单位另一个新厂建成，压力容器制造由两地三厂完成。原生产基地负责比较繁琐复杂的工作，需要投入大量的技术力量完成技术要求较高的零配件制作及部分200 t以下压力容器的制造，两个分厂负责较大吨位压力容器制造。其中辅助功能弱的分厂可以生产1000 t以下的压力容器，另一个分厂配套齐全，可以整体出厂2000多吨的压力容器，这里配置了卷制能力达到100 mm的卷板机，可以卷制较厚的金属材料。这台100 mm卷板机采用下辊平移结构，没有托辊结构，结构相对简单，购置费用也相对较低。在使用过程中出现过下辊平移油缸100 mm直径轴头断裂、上辊液压马达损坏等问题。经分析认为是该设备钢板压头垂直受力较大，平移油缸轴头克服不了上述现象产生的水平分力而拉断轴头。液压管路振动引起漏油也是该设备的常见问题。经过分析决定采取增加弹性连接、增加液压管路固定点、提高液压管路固定点受力能力等办法进行维修处理。

本单位一台40 mm的卷板机与100 mm卷板机结构相似，只是多了一套托辊，该设备在使用中出现过平移油缸支座焊接处开裂、托辊滑道中铜滑板变形移位等问题，分析原因也是垂直受力较大引起水平分力超限造成零部件损坏。

2.3 主要原因

分析卷板机出现问题的原因，超负荷使用是一方面，操作技能也是卷板机损坏的主要原因。70 mm卷板机正常使用基本没有出现问题，只在超限卷制钢板后出现轴头断裂，100 mm卷板机下辊平移油缸轴头断裂也是超限所致，而40 mm卷板机平移油缸支座焊道开裂也说明卷板机承受不了卷板产生的应力而出现断裂，这些问题也与人员操作技能有关。

3 采取的措施和方法

3.1 有效覆盖

在卷板机的使用上坚持标准要求，按照规定的曲线要求操作，超出卷板机能力范围的任务要另外选择设备。随着购置卷板机规格的不断增加，卷板机卷制板材的能力不断增加，目前卷制金属材料基本都可以有效覆盖，超限使用的情况得到改善。卷制板材超限可采取加热降低其屈服强度来满足卷板机使用要求，也可以购置压力机等专用设备满足压制需要，还可以采用协作的方式解决。在工期与费用问题上，在利与弊的衡量问题上应长远考虑，保证卷板机的长期使用才能持续完成生产任务。

3.2 管理措施

从卷板机使用中发现该设备的管理问题比较突出。生产能力的增加，要求各方面管理能力的提升，需要有比较全面的设备管理人员，懂技术会管理的人员有限，如何平衡才能达到最佳效果，需要不断摸索总结。在实践中总结出的管理措施包括实施每周集中检查制度，在工作量超负荷状态下的信息通报预警，设备管理增加检查频次，增加视频系统的网上督查等。

3.3 人员管理

卷板机设备管理的关键是操作人员的管理。老员工在长期的工作中积累了丰富的经验，除了对新员工的传帮带，还要不断学习才能弥补操作技术短板。在分包商设备操作人员的管理上，应保证人员尽可能固定，选择学习能力较强的人员，有利于设备的运行与维护。由于分包商的人员不稳定，及时了解人员信息尤为重要，同时要建立分包商设备操作人员变动上报机制和分包商人员变动的检查机制，还要有对分包商设备管理的奖罚机制，以确保分包商设备管理工作的有序开展。

3.4 重点、难点工作

卷板机维修中的重点、难点工作需要在长期维修管理中摸索经验，但卷板机这样比较复杂的专业设备还要找有大型卷板机维修经历的专业队伍来维修，同时还要搞好投标标价的制约工作。由于卷板机结构复杂，维修工期比普通设备长，对维修技术有一定要求，不能采取最低价中标方式，要增加技术方案、维修能力的权重，技术方案不成熟应是否决项。

3.5 注意事项

卷板机标注的卷板厚度是材料屈服强度245 MPa时的数值，极少用卷制屈服强度为360 MPa时的数值标注。而压力容器用金属材料的屈服强度多数为345 MPa甚至更高，卷板机出厂说明中都明确标明两种屈服强度的数据，或者有不同屈服强度材料的换算公式。卷板机在金属材料预弯时也有明确的曲线规定最大的厚度，预弯尺寸一般比卷板厚度小，每台设备标注的数值不同，基本标注卷制厚度的80%～90%。早期使用的卷板机曲线中可以查到数据，后期设备在出厂说明中会具体标明数值。因此，在预弯卷板作业时一定要确定预弯数值比标注卷板数值小，禁止超限使用，否则可能损坏设备。如果在卷板宽度减小时可以增大预弯厚度，但也要按出厂说明中的曲线参数进行。卷板机使用时要均匀下压，不能超过规定要求的每次最大下压尺寸，下压压力超过托辊的屈服强度可能会引起托辊轴头断裂。有时操作人员因为赶工期会按照经验不断加大每次下压的尺寸，这样非常容易引发托辊断裂。

4 结语

随着企业的发展，目前本单位采购的一台200 mm四辊卷板机，与原有设备的结构形式有所不同，该设备左右机架安装在一个整体底座上，构成机器的主体，上工作辊位置固定，下工作辊和两个侧工作辊的轴承体分别嵌入左右机架的导槽中，又分别进行上下的往返运动，实现不同曲率工件的卷制。倒头机构在卷板机的一侧方便卷制好的筒体卸下。该设备机组重450 t，上下辊直径分别为1260 mm和1240 mm，两个侧辊直径920 mm,该设备一次上料可完成金属材料端部预弯及卷制成筒体或弧形工件。借助辅助装置可以弯制一定锥度的锥形工件。该设备还可以对金属材料进行粗略的整形和校平。相对其他结构卷板机，四辊卷板机优点是结构更合理、卷板受力更合理，而且预弯板材留直边更小，出厂说明更加明确不同板材卷板、预弯的数据，而且这些数据差别很大，有利于卷板机的使用和管理。

新设备的引进，需要设备管理工作不断增加新的内容。在生产实践中不断总结设备运行中出现的问题，找出原因并采取相应的预防措施，避免类似情况的发生，以保证生产的有序开展。