李 磊，拓凌璽，彭志誠

(共享鑄鋼有限公司，寧夏銀川 750021)

高承壓閥殼鑄件靜水壓試驗方法研究

李 磊，拓凌璽，彭志誠

(共享鑄鋼有限公司，寧夏銀川 750021)

高合金鋼三通閥殼鑄件在使用環(huán)境中需承受高溫高壓。為了檢驗閥殼鑄件的宏觀強(qiáng)度，特設(shè)計一種靜水壓試驗，按照設(shè)計要求進(jìn)行注壓試驗。通過將試驗過程中的關(guān)鍵控制點(diǎn)進(jìn)行歸納，使該范疇的同類壓力試驗具有良好的重復(fù)性和再現(xiàn)性。

高合金鋼；閥殼鑄件；靜水壓試驗；宏觀強(qiáng)度

對于一般密封承壓工件，以承壓工件設(shè)計壓力的1.25倍或1.5倍壓力注入試驗用水，穩(wěn)壓30 min后若無泄壓，并且觀察工件外殼及外殼密封面處無液體泄漏或滲漏時，則該試驗被認(rèn)定為合格[1]。本試驗對編號為A、B和C的三塊堵板及高合金鋼閥殼鑄件的密封面進(jìn)行表面精加工，堵板的密封接觸面上按照規(guī)格加工出密封槽，通過橡膠材料的密封圈嵌扣入密封槽內(nèi)進(jìn)行密封，使用螺栓及撐桿進(jìn)行堵板固定緊實(shí)。如圖1所示，為閥殼鑄件靜水壓試驗裝配圖。采用高壓泵系統(tǒng)注水并注壓，穩(wěn)壓值達(dá)到17.25 MPa，穩(wěn)壓時間超過30 min。

圖1 閥殼鑄件靜水壓試驗裝配圖

1 試驗準(zhǔn)備階段

1.1 環(huán)境要求

水壓試驗現(xiàn)場應(yīng)選擇在能避免積水的高點(diǎn)，場地應(yīng)保證一定平面度，有良好的供水和排水系統(tǒng)。根據(jù)閥殼容量準(zhǔn)備適當(dāng)大小的蓄水池，將2%～4%的防銹液與工業(yè)用水進(jìn)行調(diào)和，防止粉塵，雜質(zhì)等落入池中。室溫環(huán)境下開展試驗，水溫應(yīng)至少高于16 ℃，鑄件溫度保持在水溫的±5 ℃范圍之內(nèi)。

1.2 工件狀態(tài)

閥殼鑄件應(yīng)根據(jù)無損檢測標(biāo)準(zhǔn)的要求進(jìn)行磁粉表面探傷和超聲波探傷，并對整體進(jìn)行應(yīng)力消除熱處理，確保沒有不可接受的缺陷存在。鑄件表面應(yīng)保持干燥，沒有油漬等影響觀測結(jié)果的物質(zhì)。

1.3 堵板設(shè)計

試驗過程中將鑄件所有通口密封，本實(shí)驗的閥殼鑄件共有3處圓形通口，分別設(shè)計A、B及C三塊密封鋼材堵板進(jìn)行密封。為防止試驗過程中堵板受壓變形，應(yīng)保證堵板厚度至少達(dá)到90 mm。A和B堵板外徑相對C板較小，可直接通過閥殼上部的C通口置入腔體，A板連接高壓泵實(shí)現(xiàn)注水與排水控制；C堵板需設(shè)計為雙U型，鑄件需根據(jù)板厚加工切槽，安裝C板時先將堵板從切槽處垂直吊入工件，然后將堵板水平立起，順時針或逆時針旋轉(zhuǎn)90°，使切槽外沿能完全處于密封圈以內(nèi)，最后吊起密封，如圖2所示為堵板C規(guī)格示意圖。C板設(shè)計安裝跑風(fēng)閥并連接壓力表，水從閥殼底部涌入，通過頂部跑風(fēng)閥排氣，當(dāng)水從跑風(fēng)閥排出時說明閥殼內(nèi)部整體注水完畢，關(guān)閉跑風(fēng)閥，繼續(xù)施壓注水，通過壓力表的示值控制水壓。

1.4 密封面加工

鑄件與堵板密封接觸面均需要表面精加工處理，加工中心不能偏離幾何中心，并保證一定平面度。每塊堵板的密封接觸面上都加工一條寬度為6.5 mm，深度為3.5 mm的密封槽，使用清洗劑清洗鐵銹及污漬，擦拭干凈，使用銼刀和細(xì)砂紙打磨所有密封表面及密封槽，保證接觸面平滑，表面粗糙度應(yīng)低于6.3 μm。

圖2 堵板C規(guī)格示意圖

采用直徑為5 mm的橡膠密封圈，使用鋒利的刀片，根據(jù)密封槽的周長截取長度，切出垂直于軸向的粘合面，使用高強(qiáng)度膠水粘合密封圈的兩個端面，粘合面結(jié)合處需使用砂紙打磨過渡，避免產(chǎn)生棱角，從而形成環(huán)狀密封圈。

在密封槽內(nèi)涂入大約1/3槽深的固態(tài)油脂，將環(huán)狀密封圈嵌入密封槽內(nèi)，通過固態(tài)油脂的黏性進(jìn)行固定，擦除多余油脂即可。

2 試驗實(shí)施階段

2.1 支承及裝配

固定支墊，將閥殼鑄件吊運(yùn)至支墊上，鑄件距離地面應(yīng)至少達(dá)到0.5 m，保證鑄件支承平穩(wěn)。檢查鑄件外觀，清除油漬等影響觀測結(jié)果的物質(zhì)，并保持鑄件表面干燥[2]。

使用固態(tài)油脂分別將密封圈固定在三塊堵板的密封槽內(nèi)，先安裝底面和側(cè)面的A和B堵板，然后安裝頂部的C堵板，應(yīng)使堵板與鑄件的密封面完全貼合，密封圈100%扣入鑄件密封面上。使用螺栓及撐桿將堵板與鑄件進(jìn)行固定，為保證密封性應(yīng)對螺栓進(jìn)行緊實(shí)加固。最后安裝壓力表，跑風(fēng)閥及液體管道閥門。組裝壓力泵及循環(huán)系統(tǒng)，應(yīng)有漏電保護(hù)，注意將電力系統(tǒng)與液體循環(huán)系統(tǒng)隔離。為了防止泄露，所有的螺紋裝配都要使用密封膠帶，螺栓應(yīng)至少擰至80%的螺紋深度。

2.2 注水及穩(wěn)壓

從閥殼底部充水，通過頂部跑風(fēng)閥排出閥殼內(nèi)部空氣，直至水從跑風(fēng)閥噴出，關(guān)閉所有閥門。鑄件整體靜置12 h，保證水中溶解的空氣逸出，并且使工件與水保持相同溫度。檢查三塊密封板是否滲水，若有漏水需確認(rèn)原因并重新進(jìn)行組裝；若無漏水則準(zhǔn)備注壓。

注壓階段先高速注壓至10 MPa左右，然后緩慢增壓至17.25 MPa。穩(wěn)壓階段開始計時，靜置超過30 min后進(jìn)行檢查，觀察壓力表是否有泄壓，并檢查密封面及閥殼鑄件表面是否有滲水。若無泄壓或滲水，則試驗結(jié)果合格，否則調(diào)查原因，出具不合格結(jié)果或重新組織試驗[3]。

2.3 泄壓及拆卸

泄壓排水，拆卸工裝，并清理鑄件及工裝表面。將試驗結(jié)論在鑄件的鑄字下方通過鋼印進(jìn)行標(biāo)識。出具承壓閥殼鑄件靜水壓試驗結(jié)果的報告。

3 結(jié)語

靜水壓試驗的設(shè)計階段及準(zhǔn)備階段至關(guān)重要，堵板的尺寸設(shè)計及密封方式設(shè)計直接決定著試驗實(shí)施的可行性，試驗開展前進(jìn)行嚴(yán)密的理論驗證通常能及時發(fā)現(xiàn)試驗過程中可能出現(xiàn)的各種問題。密封面精加工問題經(jīng)常會導(dǎo)致注水階段出現(xiàn)漏水現(xiàn)象，精密的表面加工能節(jié)省大量返修的人力物力。水壓試驗尤其是高壓試驗具有潛在的危險性，需要操作人員具備相應(yīng)的專業(yè)工作經(jīng)驗。

[1] 張慶生.壓力容器水壓試驗控制分析[J]. 深冷技術(shù)，2012(07): 01-10.

[2] 魯士軍.一種超高壓水壓試驗裝置[J].工程機(jī)械，2010(01): 05-10.

[3] 左建江.水壓試驗方案探討[J]. 科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2012(07): 60-65.

[4] 李海峰. 缸體毛坯氣密性試驗機(jī)[J]. 中國鑄造裝備與技術(shù),2001(2).

Test method of high hydrostatic pressure valve housing castings

LI Lei, TA LingXi,PENG ZhiCheng
（Kocel Steel Foundry Co.,Ltd., Yinchuan 750021，Ningxia,China)

Nowadays our foundry are producing a kind of three exchanges high alloyed steel valve castings, this kind of castings should tolerate high temperature and high pressure in the service circumstance. In order to inspect the macroscopic strength of the valve casting, we designed a special hydrostatic pressure test, according to the requirement, pressurize and maintain a specifi c time, the effect is successful and prominent. This paper summarized the critical control point, enable the similar category pressure tests have superior repeatability and reproducibility.

high alloyed steel; valve casting; hydrostatic pressure test; macroscopic strength

TG115.6；

A；

1006-9658（2016）05-0080-02

10.3969/j.issn.1006-9658.2016.05.023

2016-02-17

稿件編號:1602-1251

李磊（1987—），男，工程師，主要從事無損探傷研究及應(yīng)用工作.