列車電業局：製造列車電站中解決材料供應不足的幾個方法
△原載《電力技術》(1959年第7期)
材料的供不應求，是我局試製2500千瓦列車電站的一個嚴重矛盾。據估計，製造一套2500千瓦整套設備，有各種鋼材200噸，生鐵250噸、硅鋼片10噸，有色金屬12噸，及其它輔助材料等。但這些材料都沒有列入1958年度國家計劃，市場供應又非常緊張。
數月來，由於水利電力部和地方黨政及各兄弟單位的大力支持幫助，經材料人員奔赴各地採購到的材料，再加上我局原有庫存物資，在數量上基本得到滿足。但這些材料與設計要求比較，在品種規格上還相差很遠，形成了要求的沒有，不要的則有。
面臨著這種情況，我們發動群眾，破除迷信，在衝天幹勁與科學分析相結合的要求下，根據現有的材料情況，積極地研究了代用材料和利用舊料等辦法，有力地克服了材料供不應求的這一嚴重矛盾。
據統計，再經過科學計算，保證質量的基礎上，水處理車廂的設備有80%，鍋爐有54項，發電機和電氣設備有20項、汽機有96項，都是採用的代用規格和代用材料。
茲分別作如下介紹：
一、利用代用材料
(一)以劣代優
其中，包括用普通碳素鋼代替合金鋼，用低碳素鋼，代替高碳素鋼，用黃銅代替鋁青銅和杜拉鋁等等。
例如：
1.鍋爐側水冷壁聯箱及後部聯箱
側聯箱原設計為φ219×15長4800的20K無縫鋼管。
後部聯箱原設計為φ273×15長2800的20K無縫鋼管。
可是這兩種規格的鋼管搞不到，後來經多方面的聯繫，在北京東郊熱電廠的大力支持下，將埋在地下的φ219×11的15K無縫鋼管挖出來支援了我們。
在北京倉庫搞到了20K鋼的φ273×12的無縫鋼管，可是搞到的這兩種管子的規格與設計要求不符。因為聯箱是鍋爐的主要受壓部件，如何解決這個問題，曾進行了專題研究和強度核算。
根據核算結果表明，雖然側聯箱壁厚較原設計減薄了26.7%，後部聯箱減薄了20%，還是可以代用的。
下面將強度的核算數據簡述於後。
鍋爐側聯箱的強度核算
後聯箱的核算數據
原設計：20K鋼，φ273×15；
現採用：20K鋼，φ273×12；
核算數據：根據管孔排列求得最小減弱係數ψ=0.545
2.發電機轉子槽楔
原設計材料為：(1)通風槽槽楔用45號鋼(2)中間段槽楔用16杜拉鋁(3)端頭槽楔用BA66鍛制鋁青銅。其中杜拉鋁和鋁青銅目前供不應求。
我們曾進行了鋁青銅鍛件的試製，由於鍛打時的加熱溫度掌握不好，達到約900攝氏度以上(應加熱為750至850攝氏度)以及其他技術原因，沒有試製成功。
因此，我們就研究，以黃銅鍛件代鋁青銅和杜拉鋁。
第一次，我們用黃銅直接進行刨銑等金屬加工，但經機械性能檢收後，不合乎要求。後來經老師傅們互相研究，決定用加熱鍛打來增加黃銅元的機械性能。把黃銅元加熱至約600至700攝氏度(呈暗紅色)，然後在60公斤的空氣錘上進行鍛打。
經試驗，機械性能合於要求，並經過γ射線透視檢驗後，證明內部組織良好。
由計算得出，發電機轉子槽楔部分所受離心力為10.5公斤/平方毫米，而黃銅元經鍛打後，屈服點強度為26.2公斤/平方毫米，安全係數仍可達205倍，因此它的機械強度是足夠的。
通風槽槽楔原設計為45號鋼，因廠有廢短鐵道鋼，為節約貴重的45號鋼計，決定用鐵道鋼來代替。其機械性能比較如表2。
3.發電機靜子線圈半部壓板螺絲的代用
原設計材料為BA66鍛制鋁青銅，其機械性能要示抗拉強度為55公斤/平方毫米，屈服點為30公斤/平方毫米，延伸率為25%。
原設計是為了減少因靜子端部漏磁而使靜子端部螺絲髮熱，並且要有足夠的機械強度，故將端線壓板螺絲採用鍛制鋁青銅。因為沒有鋁青銅，考慮到電機在運行時發生短路後機械應力很大，不能用鍛制黃銅來代替，而用導磁率小的不鏽鋼代用。
不鏽鋼的機械性能，經試驗得出:
抗拉強度為76公斤/平方毫米，延伸率為35%，斷面收縮率為62%，硬度為186至231。根據以上數據可知，機械性能是合乎要求的。
4.過熱器管
原設計過熱器管第一段為20K碳素鋼管φ32×3，第二段為15鉻鉬鋼φ32×3的無縫鋼管。
因為沒有這種材料和規格的無縫鋼管，所以在第一段採用一20K鋼φ32×3.5的管子，在第二段採用了20K鋼φ33×4的管子。
根據鍋爐監察手冊及其他資料介紹，在450攝氏度以下的過熱器管可以用碳素鋼管(但是管壁溫度不得超過500攝氏度)，這樣就必須在運轉中加強監督和採用穩定的操作，以防止蒸汽溫度超過450攝氏度，同時應加強汽水質量的檢查和監督，防止在過熱器內結垢，而造成管壁溫度超過極限溫度，在檢修時應注意檢查過熱器管的蠕漲。
採取這些措施後，可以提高碳素鋼過熱器的使用期限。
5.汽輪機的高低壓汽缸和鑄鋼隔板
原設計要求高壓汽缸用含有鉬的鑄鋼製成，可是因為沒有鉬，就只好應用普通鑄鋼來澆鑄，這樣對耐高溫有些影響。但據資料介紹，在450攝氏度以下，而且實際運行的溫度常在400攝氏度以下，使用普通鑄鋼是可以的。
低壓汽缸和低壓隔板，是要求用強度比較高的鑄鐵鑄成(Cη24-40)，可是我們沒有，只好應用普通的生鐵澆鑄了，由其在低壓低溫使用是可以代用的。
除以上幾個部件的代用以外，以劣代優的情況還很多，比如發電機風扇應該用的合金鋼焊條，現在用普通高壓錳焊條代替。水處理車廂牆板，用木板代替了2毫米厚的鐵板，節約了130平方米的鐵板。在鍋爐設備中，應用現有的重型耐火磚代替了輕型的耐火磚等等。
雖然我們是用劣質材料代替了好材料，但是質量仍然可以保證。
(二)以小代大
1.爐排主軸
2.其他
此外，鍋爐的主蒸汽管道用φ102×4.5代替φ102×5，車廂之間的主蒸汽管道用102×5代替133×4，給水管用φ51×5代57×5的無縫鋼管。
還有許多型鋼，也是用較小的規格來代用所缺規格的料，經核算證明對運行無不良影響。
(三)以鐵代鋼
例如，勵磁機外殼原設計為鑄鋼件，因自己不能澆鑄，材料也缺乏，所以就改為鑄鐵件。
原設計之所以應用鑄鋼，是因為鑄鋼的導磁率高，例如在勵磁電流為50安培時，鑄鋼的導磁率為15.8×103高斯，而鑄鐵的則為7.5×103高斯。
根據這個情況，為了要使勵磁機於改用鑄鐵後在運行中不影響出力計，因此對勵磁機外殼的設計從以下三方面來進行了修改：
(1)加大磁力線的通路面積，使導磁效果提高；
(2)在鑄件上加上行當的矽，可以提高導磁率；
(3)澆鑄後進行退火，可提高導磁率。
另外，由於改用鑄鐵後尺寸加大了，機械強度也就有了保證。
此外，汽輪機後軸承擋油板，用鑄鐵板代替了所缺的35毫米厚的鋼板，在鍋爐爐排滾筒軸端內，也用鑄鐵代替了所缺的鋼料。
這樣既保證了質量，又克服了缺乏鋼料的困難。
(四)以小拼大，化大為小
鍋爐風機底座(吸風機、送風機、二次風機共同使用一個底座)，尺寸很大，長1925、寬1500、高1650毫米，原設計是用鑄鐵澆鑄的，因為化鐵爐較小，不易澆鑄，即使是澆鑄好了，因刨床較小，不能進行金工加工，這樣就想辦法，利用槽鋼等型鋼拼焊而成，解決了製造加工的困難。
在製造中，將薄鋼板迭焊成厚鋼板，小材拼大材等等，解決了許多沒有大料的問題。
發電機所需要的2×5.5、2×4紫銅線沒有，我們就用2毫米百的紫銅板裁成銅線來代用，需要的3.6×14銅線，就用3毫米厚的銅板裁成3×17的銅線來代用，這樣化大為小的辦法解決了材料困難。
我們在製造中，除了以上幾點代用情況外，也有很少部分材料是大材小用，優材劣用，例如汽輪機調速器等零件，有的要求用CT45-1CT35等材料，可是我們沒有，只好應用已有的合金鋼或不鏽鋼來代用。這樣做，雖然材料問題解決了，可是在使用材料上是有些浪費的。
二、修改設計
1.鍋爐引風機軸承
因市場上購買不到滾珠軸承φ120、1224及φ110、3522兩種，所以將設計改為用巴氏烏金軸瓦代用。
2.蒸發器
原蘇聯4000千瓦列車電站，蒸發器用φ19×1的銅管；因為沒有這種規範的銅管，將設計改為用φ33×4.5的無縫鋼管代用。雖然管壁增厚，並且鋼的導熱係數較銅差，但由於受熱面積的增加(按4000千瓦的受熱面積設計)，蒸發量仍然是可以保證2500千瓦機組的正常運行的。
3.汽輪機推力瓦圈
原設計為85號鋼，因此種材料搞不到，經研究後修改設計，改用密昔爾式推力瓦。
前面談到的勵磁機外殼用鑄鐵代用，也是經修改設計後確定用鑄鐵的。
在本套列車發電設備中，許多附屬設備是沒有設計的，或者還是專門為列車電站而設計的，所以我們在製造中，就根據材料情況修改設計，例如發電機空氣冷卻器，就是根據現有材料情況修改設計後製造的。
三、利用舊材料代替新料
1.汽輪機大軸
汽輪機是仿捷克AK-2.5型的，原設計要求汽機大軸是用TBV40鋼(捷克鋼號)鑄件製成，這個鍛件當時得不到解決，我們就用原技工學校在上海搞到的準備作教具的一根廢舊汽機大軸來代替，把新舊大軸的機械性能與化學成分作一比較，證明是合理的。
(1)舊汽機大軸的長度為3200毫米，最大直徑φ320毫米，而新機主軸的長度為2870毫米，最大直徑φ260毫米，所以舊汽機大軸的尺寸是合於要求的。
(2)舊汽機大軸的材料成分及機械性能與新機大軸的材料成分及機械性能的比較。
根據以上化驗結果進行了分析，其中除了幸免於難Cr的含量較30XH3A鋼中的含Cr量稍低此外，其餘各元素的含量均與30XH3A鋼的成分相符合(30XH3A鋼中的含量為0.6～0.9)。
所以確定該舊大軸的材料為30XH3A鋼。
(3)對舊汽機大軸進行了超音波探傷和γ射線透視檢驗，結果表明舊大軸內部組織良好，沒有發現缺陷。
2.爐排鋼架
在1958年12月初，鍋爐的爐排設備已基本製造完成了，可是由於沒有300毫米的槽鋼就做不出鍋爐的爐排鋼架，也就沒有辦法進行爐排組裝。
經各方面努力也搞不到300槽鋼，後來就把一台廢舊吊車鋼架上的300毫米的槽鋼拆下來代用，把原來焊在槽鋼上的鐵板割掉，又連夜冒著風雪送到外廠用刨床刨光，這就解決了鋼架的問題，使爐排組裝順利的進行。
3.爐排鏈輪
設計要求為鑄鋼輪，可是我們自己不能澆鋼，另外鋼料也缺乏，所以就想辦法，把廢汽機的葉輪加以改造，作成了鏈輪。
此外，水處理設備中管道過濾器、軟化器的外殼等，都是應用舊材料做成的。我們利用舊材料，不僅解決了材料問題，而且還節約了很大的投資。
本期主編：譚亞利
排版：譚亞利
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