閥體鑄件水壓試驗(yàn)裝置與應(yīng)用

（共享鑄鋼有限公司，寧夏銀川 750021）

關(guān)鍵字：閥體鑄件；水壓試驗(yàn)；密封性；耐壓能力

隨著裝備制造技術(shù)的發(fā)展，對(duì)于大型閥體鑄件的密封性和耐壓能力要求也越來越高。通過現(xiàn)有的鑄造和加工技術(shù)可以滿足閥體鑄件的耐壓能力和密封性，但鑄件鑄造完畢都要通過水壓試驗(yàn)的手段來實(shí)際檢測(cè)這兩項(xiàng)指標(biāo)。其密封性要求閥體鑄件裝滿水后要保持30 min 以上不漏水，耐壓能力要保持達(dá)到40 MPa～60 MPa 以上?，F(xiàn)有的水壓測(cè)試裝置最大壓力為5 MPa，無法滿足試驗(yàn)壓力要求，而且進(jìn)排水系統(tǒng)不完善，操作不方便，系統(tǒng)安全可靠性低，試驗(yàn)過程中浪費(fèi)水資源現(xiàn)象嚴(yán)重，現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境惡劣。為滿足試驗(yàn)要求，必須重新設(shè)計(jì)試驗(yàn)裝置，在高壓泵及附件的選擇和液壓回路的設(shè)計(jì)上，一方面要考慮高壓設(shè)備的安全性，所選設(shè)備及附件耐壓能力必須達(dá)到60 MPa 以上，另一方面要考慮現(xiàn)場(chǎng)水壓試驗(yàn)操作的便捷性，盡力提高設(shè)備自動(dòng)化程度，減少人員在高壓狀態(tài)下的操作步驟。

為了解決這些困難，通過重新設(shè)計(jì)，改變?cè)械蛪核畨涸囼?yàn)裝置的組成及操作方法。重新設(shè)計(jì)的高壓水壓試驗(yàn)裝置包含打壓裝置和密封裝置，操作方法包含水壓試驗(yàn)裝置的連接、啟動(dòng)，密封圈和堵板的放置等。系統(tǒng)已在現(xiàn)場(chǎng)使用10 余次，系統(tǒng)操作簡便，安全可靠性高，可以在行業(yè)內(nèi)推廣使用。

1 鑄件結(jié)構(gòu)

電廠用閥體鑄件的類型多為三面三通結(jié)構(gòu)，圖1 為閥體鑄件三維圖，鑄件重量10 t～20 t.鑄件在澆注完畢都需要經(jīng)過拋丸、鏟磨、焊接、檢測(cè)、加工等工序，每道工序都合格后需要進(jìn)行水壓試驗(yàn)。根據(jù)鑄件類型試驗(yàn)壓力要求15 MPa～60 MPa 不等。

圖1 閥體鑄件

2 試驗(yàn)流程

水壓試驗(yàn)時(shí)將鑄件豎立放置，用支撐裝置支撐，鑄件的三個(gè)開口端面需要用堵板堵住，先安裝下端面堵板，再安裝側(cè)端面堵板，最后安裝上端面堵板。在上端面堵板上安裝壓力表和出氣閥，下端面堵板上安裝進(jìn)水閥，側(cè)端面用堵板封住。將高壓泵與鑄件連接后，從鑄件下部注水打壓。根據(jù)這個(gè)流程重新設(shè)計(jì)制作了水壓試驗(yàn)裝置，該水壓試驗(yàn)裝置包含兩個(gè)功能：

1）可實(shí)現(xiàn)大型閥體鑄件水壓試驗(yàn)，壓力達(dá)到60 MPa，保壓時(shí)間達(dá)到30 min 以上，系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)半自動(dòng)化操作，并且實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)壓力。

2）可對(duì)水壓試驗(yàn)用的的液體進(jìn)行回收、循環(huán)利用，保持水壓試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境干凈整潔。

3 打壓裝置

3.1 系統(tǒng)組成

圖2 為打壓系統(tǒng)示意圖，該系統(tǒng)由高壓泵、高壓管、儲(chǔ)水箱、壓力表、兩通閥、三通閥組成，主要對(duì)鑄件進(jìn)行注水、加壓、泄壓、放水。

打壓系統(tǒng)中閥體鑄件三個(gè)端面分別使用密封裝置進(jìn)行密封，鑄件的上、下端面分別安裝兩通閥，兩個(gè)兩通閥分別與高壓泵及儲(chǔ)水箱連接。高壓泵的進(jìn)水和回水分別與儲(chǔ)水箱連接。

圖2 打壓系統(tǒng)

3.2 設(shè)備選型

3.2.1 高壓泵

高壓泵的額定壓力應(yīng)為鑄件耐壓值的1.2 倍以上，例如本次鑄件的測(cè)試壓力要求為60 MPa，最終選擇額定壓力為80 MPa 的高壓泵，高壓泵的流量為2.04 m3/h.

高壓泵上安裝超壓溢流閥和調(diào)壓閥，以保證在鑄件打壓后達(dá)到穩(wěn)壓狀態(tài)。泵體上安裝壓力表，方便觀察系統(tǒng)壓力。控制柜上配置啟動(dòng)、停止、急停等開關(guān)。

3.2.2 壓力表

壓力表應(yīng)選擇耐震型，額定壓力為鑄件耐壓值的1.2～2.0 倍。壓力表配置三塊，其中一塊備用。鑄件上端面安裝一塊壓力表，用于檢測(cè)鑄件內(nèi)壓力。泵體上安裝一塊壓力表，用于檢測(cè)泵體壓力。鑄件穩(wěn)壓時(shí)要觀察這兩塊壓力表數(shù)值，兩個(gè)數(shù)值需保持一致。

3.2.3 高壓管

高壓管額定壓力應(yīng)與壓力表保持一致，高壓管兩端具有密封作用，防止泄露。高壓管的數(shù)量及長度可根據(jù)鑄件類型選擇，例如本次鑄件對(duì)于高壓管的選擇如圖2，總計(jì)三根高壓管，兩根長度4 m，一根長度2 m.

3.2.4 閥門

閥門選擇兩個(gè)兩通閥、一個(gè)三通閥，都為手動(dòng)閥，額定壓力應(yīng)與壓力表保持一致。兩個(gè)兩通閥分別裝于鑄件上，一個(gè)三通閥裝于高壓泵上。

3.3 注意事項(xiàng)

1）所有高壓泵、壓力表、高壓管之間無法直接連接時(shí)，要設(shè)計(jì)加工轉(zhuǎn)換接頭，接頭材質(zhì)要符合耐壓能力；

2）壓力表在現(xiàn)場(chǎng)使用前先進(jìn)行安全校驗(yàn)。

4 密封裝置

4.1 系統(tǒng)組成

密封裝置對(duì)于鑄件能否成功打壓起著決定性作用，共有上端面、下端面、側(cè)端面三套。每套都由堵板、密封圈、堵板支撐組成，主要對(duì)鑄件端面進(jìn)行密封。

以上端面為例，圖3 為上端面密封裝置，出水口與鑄件上端面兩通閥相連，壓力表安裝在鑄件壓力檢測(cè)口。上堵板通過角鐵和螺栓連接緊固。

1）堵板

堵板如圖4 所示，采用整塊鋼板加工而成，用于安裝壓力表和兩通閥。堵板上要加工英制螺紋孔，上表面加工出密封槽，上面和側(cè)面留吊裝孔。

2）密封圈

密封圈選用O 型密封條制成，如圖5 密封圈所示，將密封圈放置于密封槽中。

圖3 上端面密封裝置

3）堵板固定裝置

堵板用四套螺栓和角鐵固定，如圖6 堵板固定裝置所示，緊固后保證堵板與鑄件貼合不漏水。

4.2 注意事項(xiàng)

1）堵板固定裝置要根據(jù)鑄件尺寸進(jìn)行設(shè)計(jì)；

2）所有螺栓/螺桿擰緊深度要大于螺紋深度80%.

5 操作方法

1）將鑄件放在固定支撐上，保證鑄件穩(wěn)固；

2）打壓用水添加防銹劑，內(nèi)部無雜質(zhì)；

3）制作密封圈，密封圈直徑與密封槽尺寸適應(yīng)，留有一定間隙，密封槽要保證干凈平整，密封圈長度要符合密封槽長度，松緊適中，首尾用膠水粘結(jié)，用砂紙打磨平整；

4）密封裝置的密封槽內(nèi)涂抹黏性油脂。油脂黏度適中，使密封圈在密封槽內(nèi)既能固定，又可以在水的壓力下發(fā)生相對(duì)移動(dòng)，達(dá)到密封效果；

圖6 堵板固定裝置

5）依次安裝下堵板、側(cè)堵板、上堵板，所有堵板都是使用吊耳通過側(cè)門螺紋孔吊裝，下堵板和上堵板安裝時(shí)比較容易，側(cè)堵板安裝時(shí)要使用長桿和堵板上表面的螺紋孔，緩慢將側(cè)堵板移動(dòng)至鑄件側(cè)端面處，保持堵板處于鑄件端面中心位置，使用堵板應(yīng)放在鑄件通口的中心位置，保證堵板各邊緣余量相對(duì)于鑄件均勻一致；

6）上下堵板上的進(jìn)水口、出水口、壓力檢測(cè)口安裝對(duì)應(yīng)閥門和壓力表；

7）連接高壓泵與鑄件，將高壓管道與鑄件、儲(chǔ)水箱、高壓泵連接起來；

8）接通高壓泵的電源。打開鑄件上下兩個(gè)兩通閥，將三通閥扳至打水位置，開啟高壓泵，開始往鑄件中打水，待鑄件上部高壓管有水流出時(shí)，表明水已灌滿鑄件內(nèi)部，先關(guān)閉鑄件上部兩通閥，再關(guān)閉高壓泵；

9）檢查鑄件的三個(gè)密封裝置，確保不漏水后，開啟高壓泵，此時(shí)水壓緩慢上升，待壓力值達(dá)到規(guī)定值之后，關(guān)閉兩通閥，進(jìn)行保壓；

10）保壓時(shí)間滿足規(guī)定的時(shí)間后，將三通閥扳至放水位置，打開兩通閥，進(jìn)行放水；

11）待鑄件內(nèi)打壓用水放完后，將本系統(tǒng)拆解，試驗(yàn)完成。

6 注意事項(xiàng)

1）儲(chǔ)水箱底部高度應(yīng)高于高壓泵進(jìn)水口，保證高壓泵進(jìn)水流暢；

2）試驗(yàn)過程中保持鑄件周圍無閑散人員，對(duì)于操作人員在升壓及保壓過程中應(yīng)設(shè)置安全防護(hù)裝置；

3）鑄件內(nèi)部拐角部位應(yīng)粘貼氣管，氣管連接至出水口，保證鑄件內(nèi)空氣全部排出去；

4）鑄件的三個(gè)端面需要先進(jìn)行加工處理，保證密封端面的加工精度和干凈整潔；

5）鑄件應(yīng)放在墊鐵等支撐裝置上，距離地面高度大于500 mm，底部留有空間，方便安裝管道及閥門；

6）水壓試驗(yàn)用水中要添加防銹劑，水溫與鑄件溫度保持在±5 ℃；

7）所有管道、閥門、壓力表的連接需使用生料帶進(jìn)行密封防漏；

8）鑄件在試驗(yàn)前應(yīng)先進(jìn)行探傷檢測(cè)，保持內(nèi)部無缺陷。

7 結(jié)論

本套水壓試驗(yàn)系統(tǒng)可滿足大型閥體鑄件的中高壓水壓檢測(cè)，在檢測(cè)過程中對(duì)于打水、加壓、泄壓、放水一氣呵成，操作簡單、易掌握，測(cè)試過程安全可靠。在壓力達(dá)到規(guī)定值后進(jìn)行可保壓30 min 以上。系統(tǒng)進(jìn)水、排水系統(tǒng)完善，打壓用水可循環(huán)使用，測(cè)試過程中可做到無任何遺漏，不僅節(jié)約水資源，而且可以保證良好的試驗(yàn)環(huán)境。