李金城 
中間商以比原始制造商標(biāo)價(jià)低30%至40%的價(jià)格向最終用戶供應(yīng)閥門零件，并聲稱達(dá)到甚至超過(guò)原裝零件的質(zhì)量。價(jià)格低廉是肯定的，但聲稱質(zhì)量最好是值得懷疑的。
盡管廉價(jià)的仿制零件看起來(lái)可能與原裝零件相同，并且可以用于正在修復(fù)的閥門，但它不符合原始閥門制造商的設(shè)計(jì)規(guī)范，因此可能導(dǎo)致泄漏和阻礙閥門正確調(diào)節(jié)，并且通常不會(huì)像原裝零件那樣耐用。它們也可能完全失效，阻止閥門運(yùn)行，并導(dǎo)致整個(gè)工藝關(guān)閉，每天損失成本高達(dá)數(shù)十萬(wàn)美元。
要仿制零件的加工車間必須首先對(duì)其進(jìn)行測(cè)量以估計(jì)所有適當(dāng)?shù)某叽?。這可以通過(guò)坐標(biāo)測(cè)量機(jī)(CMM)、輪廓儀和卡尺、千分尺、量塊和塞規(guī)等手持式測(cè)量?jī)x器來(lái)完成。
大多數(shù)情況下，加工車間可能只測(cè)量一個(gè)零件，該零件可能被使用、磨損或損壞，特別是從正在修理的閥門上拆卸下來(lái)的零件，磨損零件可能明顯超出規(guī)范。然而，即使測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確并正確地標(biāo)識(shí)了零件的尺寸，并不代表該零件符合完整設(shè)計(jì)規(guī)范。
尺寸公差通常遵循正常的統(tǒng)計(jì)分布(圖1)，因此，新零件適合圖中的藍(lán)色區(qū)域，例如在設(shè)計(jì)規(guī)范的0.005英寸范圍內(nèi)。被測(cè)量的零件可能在設(shè)計(jì)規(guī)范的左側(cè)或右側(cè)。如果機(jī)械師只測(cè)量一個(gè)零件，尤其是磨損的零件，則可能超出公差范圍(在藍(lán)色區(qū)域之外)。
圖1：新零件尺寸的統(tǒng)計(jì)分析(左)。 加工后測(cè)量的零件必須位于圖表的藍(lán)色區(qū)域，即，本例設(shè)計(jì)規(guī)范的±0.005英寸范圍內(nèi)?？赡芴幱谒{(lán)色區(qū)域以外的任何零件在制造時(shí)被丟棄。即使某個(gè)零件測(cè)量準(zhǔn)確，在加工時(shí)，也會(huì)增加額外變化，這很容易導(dǎo)致超差公差(右)。
如果被測(cè)量的零件在設(shè)計(jì)規(guī)范的左側(cè) - 即使在公差范圍內(nèi) - 實(shí)際加工時(shí)可能會(huì)超出公差(參見(jiàn)圖2)。這是因?yàn)闄C(jī)床存在固有變異性和加工公差。原裝閥門零件的設(shè)計(jì)公差非常嚴(yán)格，因此即使有輕微的不準(zhǔn)確也會(huì)影響零件的質(zhì)量。
不能復(fù)制
原始閥門制造商加工零件時(shí)，質(zhì)量控制會(huì)按設(shè)計(jì)規(guī)范檢查比較測(cè)量結(jié)果，從而檢測(cè)零件是否超出公差范圍。仿制制造商沒(méi)有設(shè)計(jì)圖紙，只能檢查機(jī)加工零件是否與測(cè)量的零件非常匹配。即使他們測(cè)量了一個(gè)全新的零件，仍然可能制造出一個(gè)不合格的仿制零件。
當(dāng)仿制制造商生產(chǎn)不合格的零件時(shí)，可能僅會(huì)對(duì)為一個(gè)客戶生產(chǎn)的單個(gè)閥產(chǎn)生不利影響。但如果他們繼續(xù)使用相同的測(cè)量方法向多個(gè)客戶提供同類零件，則不合格的零件可能被廣泛的濫用。
經(jīng)常有人請(qǐng)廠家檢測(cè)評(píng)估仿制制造商的故障零件。在評(píng)估了幾十個(gè)不合格零件后，我們的工程師對(duì)加工零件尺寸的重新設(shè)計(jì)過(guò)程進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析。該分析確定，當(dāng)機(jī)械師試圖測(cè)量原裝零件以仿制零件時(shí)，幾乎不可能仿制原裝零件的每個(gè)維度，因?yàn)闄C(jī)械師不知道最初按哪一側(cè)的公差加工特定零件的尺寸。標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)計(jì)原則規(guī)定，需要采用來(lái)自任何特定人群的30多個(gè)樣本產(chǎn)生統(tǒng)計(jì)學(xué)上的精確結(jié)果。這種情況下，工程團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)計(jì)算得出，它將采用相同零件號(hào)的35個(gè)獨(dú)立新零件的測(cè)量結(jié)果，以確定實(shí)際的制造公差。但是，這仍然不會(huì)產(chǎn)生設(shè)計(jì)規(guī)范。另外，仿制制造商不太可能購(gòu)買35個(gè)零件進(jìn)行測(cè)量只為了銷售一個(gè)零件，更不用說(shuō)投資生產(chǎn)數(shù)千個(gè)閥門零件。
公差疊加
另一個(gè)失效分析涉及所謂的公差疊加。這會(huì)影響使用多個(gè)零件來(lái)正確密封承壓接頭或其他關(guān)鍵接口的許多調(diào)節(jié)閥設(shè)計(jì)。公差疊加通常用于幫助回答這樣的問(wèn)題：“一個(gè)零件的尺寸和公差，當(dāng)偏離千分之一或千分之二英寸時(shí)，有多大的影響？”
調(diào)節(jié)閥設(shè)計(jì)使用組件中的參考尺寸，這是一個(gè)關(guān)鍵尺寸，所有其他零件尺寸和公差都按照它設(shè)計(jì)并在閥組件內(nèi)進(jìn)行測(cè)試。通過(guò)溫度循環(huán)、正常操作、閥內(nèi)件摩擦和磨損，在墊圈或O型環(huán)上進(jìn)行正確的密封壓縮是安全、長(zhǎng)使用壽命和性能的關(guān)鍵。如果一個(gè)仿制制造商加工的零件碰巧在設(shè)計(jì)尺寸附近但超出設(shè)計(jì)尺寸，那么，該零件幾乎總是由客戶在使用過(guò)程中測(cè)試，該單個(gè)部件經(jīng)常導(dǎo)致過(guò)早損壞。
仿制制造商可能通過(guò)測(cè)量單個(gè)零件并自行制作圖紙來(lái)獲得一兩個(gè)零件公差，甚至可能幸運(yùn)地恰好偶然碰對(duì)幾次測(cè)量結(jié)果。但是，他們不知道，當(dāng)所有零件一起放在閥組件中，組合零件尺寸的變化將如何影響安全性和閥門性能。當(dāng)然，在安裝零件后，他們不會(huì)檢測(cè)閥門是否符合規(guī)范，因?yàn)闆](méi)有原始參考尺寸和測(cè)試實(shí)驗(yàn)室，這是不可能做到的。
材料測(cè)量
通過(guò)使用材料可靠性鑒別(PMI)槍，仿制制造商可以掃描零件以確定合金的成分。PMI槍是用于分析、識(shí)別和顯示化學(xué)成分和等級(jí)的X射線熒光分析儀。不幸的是，它所能做到的只有這些了。
圖2 PMI槍只能識(shí)別ASTM A494中定義和閥門制造商使用的兩種材料處理和工藝
上述例子中，可用ASTM A494規(guī)范進(jìn)行化學(xué)控制和熱處理溫度控制(圖2)，但不能測(cè)量或識(shí)別生產(chǎn)閥門零件材料時(shí)涉及的任何其他過(guò)程和處理，例如液體滲透劑(LP)檢查和焊后熱處理(PWHT)。
其他幾個(gè)難以測(cè)量的工藝涉及閥門零件的制造，包括閥桿的表面光潔度、閥籠的離子滲氮、珩磨、減少氧化的真空爐使用和熱處理。除非仿制制造商可以獲得OEM設(shè)計(jì)文件，否則機(jī)械師不知道閥門制造商用于制造零件的流程。
失效模式
以下是仿制閥門零件中尺寸和材料問(wèn)題引起的一些主要問(wèn)題：
1.設(shè)定點(diǎn)周圍控制不佳
2.使用壽命降低
3.金屬磨蝕
4.泄漏
5.閥門故障
1.設(shè)定點(diǎn)周圍控制不佳：
摩擦是良好性能的敵人，每個(gè)閥門制造商都設(shè)計(jì)可減少摩擦的零件，最佳示例即：閥塞和閥籠的尺寸問(wèn)題會(huì)大幅增加摩擦。摩擦的增加會(huì)增加閥門操作的難度，可能導(dǎo)致閥門執(zhí)行機(jī)構(gòu)不能再將閥門定位到由控制系統(tǒng)發(fā)送的設(shè)定點(diǎn)?？蛻艉芸炀蜁?huì)注意到這類問(wèn)題，因?yàn)檫@個(gè)問(wèn)題太大，導(dǎo)致閥門無(wú)法運(yùn)行，但是大多數(shù)用戶，如果沒(méi)有進(jìn)行專門查找，根本不會(huì)注意到5%范圍內(nèi)的設(shè)定點(diǎn)偏差。測(cè)量閥門位置的機(jī)構(gòu)沒(méi)有到位時(shí)，尤其如此。
新閥門或按新規(guī)范重新制造的閥門，通常能夠達(dá)到設(shè)定值的1/8%。許多情況下，5%至1/8%的差異可能與運(yùn)營(yíng)浪費(fèi)直接相關(guān)；即，使用更多的能量用于過(guò)程控制，或產(chǎn)生不符合規(guī)范的產(chǎn)品。這已經(jīng)超越了底線，但可能會(huì)被忽視，因?yàn)楹茈y將問(wèn)題追溯到有問(wèn)題的調(diào)節(jié)閥。為維持設(shè)定值，工廠人員通常用大量時(shí)間調(diào)整過(guò)程控制回路，之后才意識(shí)到問(wèn)題在于調(diào)節(jié)閥不符合規(guī)范要求。
2.使用壽命降低：
較高的摩擦力可能迅速導(dǎo)致磨損增加和使用壽命縮短。閥門制造商通常會(huì)硬化接合處或閥內(nèi)件以延長(zhǎng)其使用壽命。因此，硬化過(guò)程非常重要。硬化層(通常為焊接工藝)的厚度和應(yīng)用工況對(duì)使用壽命至關(guān)重要，如果硬化層過(guò)厚或過(guò)薄，硬化層將無(wú)效，零件會(huì)過(guò)早磨損。閥門制造商擁有正確執(zhí)行硬化的設(shè)備和工程能力，但仿制商可能不具備，并且通常無(wú)法獲得減少摩擦所需的硬化層和其他關(guān)鍵工藝的規(guī)范。
3.金屬磨蝕：
磨蝕是原始閥門設(shè)計(jì)中需要加以解決的一個(gè)非常常見(jiàn)的問(wèn)題，因?yàn)榭偸谴嬖诮雍狭慵?/span>(如圖)。如果閥門安裝在要求硬化閥內(nèi)件的工藝中，但仿制制制商沒(méi)有硬化零件，則零件會(huì)磨損表面并很快失效。PMI槍無(wú)法探知閥門制造商硬化零件的方法，且仿制制造商不具備硬化規(guī)范，因此硬化技術(shù)可能無(wú)法識(shí)別，并可能導(dǎo)致過(guò)早失效。
不能像預(yù)期的那樣硬化閥內(nèi)部件，可能導(dǎo)致金屬表面的磨蝕，如圖所示的閥內(nèi)件和閥塞。
4.泄漏：
不合格零件導(dǎo)致通過(guò)填料或法蘭泄漏，造成操作浪費(fèi)、工藝控制、安全、OSHA或EPA問(wèn)題。仿制商不容易測(cè)量或仿制的一個(gè)關(guān)鍵制造工藝就是閥桿精磨，這涉及填料壽命和泄漏。艾默生工程師測(cè)量了仿制制造商制造的失效閥桿上的表面光潔度：所測(cè)量的仿制零件，其粗糙度比原始制造商制造的零件大11倍。
5.閥門失效：
很少發(fā)生完全失效，但如果仿制商沒(méi)有理解設(shè)計(jì)限制的生產(chǎn)專業(yè)知識(shí)，就可能發(fā)生。這可能導(dǎo)致工廠發(fā)生危險(xiǎn)情況，造成工廠停機(jī)或更嚴(yán)重的事故。大多數(shù)安全系統(tǒng)都會(huì)監(jiān)控到嚴(yán)重的調(diào)節(jié)閥失效，但這些安全系統(tǒng)對(duì)于失效后的安全設(shè)計(jì)是使裝置能夠安全停機(jī)，這意味著損失了生產(chǎn)時(shí)間。
結(jié)論
大多數(shù)工廠沒(méi)有數(shù)百個(gè)也有數(shù)十個(gè)調(diào)節(jié)閥。每個(gè)閥門都需要持續(xù)維護(hù)，因?yàn)榇嬖谠S多備件，并且許多工廠都很想使用仿制制造商的產(chǎn)品，認(rèn)為他們省錢。
雖然非原裝零件可能在某些情況下工作，但這些零件不等效于原始閥門制造商的零件。使用不合格的零件會(huì)導(dǎo)致表中列出的問(wèn)題以及其他問(wèn)題，預(yù)期的節(jié)省可能迅速導(dǎo)致成本增加并降低安全性。
