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境中需承受高溫高壓。為了檢驗閥殼鑄件的宏觀強度，特設計一種靜水壓試驗，按照設計要求進行注壓試驗。通過將試驗過程中的關鍵控制點進行歸納，使該范疇的同類壓力試驗具有良好的重復性和再現性。

高合金鋼；閥殼鑄件；靜水壓試驗；宏觀強度

對于一般密封承壓工件，以承壓工件設計壓力的1.25倍或1.5倍壓力注入試驗用水，穩壓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行表面精加工，堵板的密封接觸面上按照規格加工出密封槽，通過橡膠材料的密封圈嵌扣入密封槽內進行密封，使用螺栓及撐桿進行堵板固定緊實。如圖1所示，為閥殼鑄件靜水壓試驗裝配圖。采用高壓泵系統注水并注壓，穩壓值達到17.25 MPa，穩壓時間超過30 min。

圖1 閥殼鑄件靜水壓試驗裝配圖

1 試驗準備階段

1.1 環境要求

水壓試驗現場應選擇在能避免積水的高點，場地應保證一定平面度，有良好的供水和排水系統。根據閥殼容量準備適當大小的蓄水池，將2%～4%的防銹液與工業用水進行調和，防止粉塵，雜質等落入池中。室溫環境下開展試驗，水溫應至少高于16 ℃，鑄件溫度保持在水溫的±5 ℃范圍之內。

1.2 工件狀態

閥殼鑄件應根據無損檢測標準的要求進行磁粉表面探傷和超聲波探傷，并對整體進行應力消除熱處理，確保沒有不可接受的缺陷存在。鑄件表面應保持干燥，沒有油漬等影響觀測結果的物質。

1.3 堵板設計

試驗過程中將鑄件所有通口密封，本實驗的閥殼鑄件共有3處圓形通口，分別設計A、B及C三塊密封鋼材堵板進行密封。為防止試驗過程中堵板受壓變形，應保證堵板厚度至少達到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板連接高壓泵實現注水與排水控制；C堵板需設計為雙U型，鑄件需根據板厚加工切槽，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90°，使切槽外沿能完全處于密封圈以內，最后吊起密封，如圖2所示為堵板C規格示意圖。C板設計安裝跑風閥并連接壓力表，水從閥殼底部涌入，通過頂部跑風閥排氣，當水從跑風閥排出時說明閥殼內部整體注水完畢，關閉跑風閥，繼續施壓注水，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，表面粗糙度應低于6.3 μm。

圖2 堵板C規格示意圖

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，使用高強度膠水粘合密封圈的兩個端面，粘合面結合處需使用砂紙打磨過渡，避免產生棱角，從而形成環狀密封圈。

在密封槽內涂入大約1/3槽深的固態油脂，將環狀密封圈嵌入密封槽內，通過固態油脂的黏性進行固定，擦除多余油脂即可。

2 試驗實施階段

2.1 支承及裝配

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

使用固態油脂分別將密封圈固定在三塊堵板的密封槽內，先安裝底面和側面的A和B堵板，然后安裝頂部的C堵板，應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行固定，為保證密封性應對螺栓進行緊實加固。最后安裝壓力表，跑風閥及液體管道閥門。組裝壓力泵及循環系統，應有漏電保護，注意將電力系統與液體循環系統隔離。為了防止泄露，所有的螺紋裝配都要使用密封膠帶，螺栓應至少擰至80%的螺紋深度。

2.2 注水及穩壓

從閥殼底部充水，通過頂部跑風閥排出閥殼內部空氣，直至水從跑風閥噴出，關閉所有閥門。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，若有漏水需確認原因并重新進行組裝；若無漏水則準備注壓。

注壓階段先高速注壓至10 MPa左右，然后緩慢增壓至17.25 MPa。穩壓階段開始計時，靜置超過30 min后進行檢查，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，則試驗結果合格，否則調查原因，出具不合格結果或重新組織試驗[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。將試驗結論在鑄件的鑄字下方通過鋼印進行標識。出具承壓閥殼鑄件靜水壓試驗結果的報告。

3 結語

靜水壓試驗的設計階段及準備階段至關重要，堵板的尺寸設計及密封方式設計直接決定著試驗實施的可行性，試驗開展前進行嚴密的理論驗證通常能及時發現試驗過程中可能出現的各種問題。密封面精加工問題經常會導致注水階段出現漏水現象，精密的表面加工能節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的專業工作經驗。

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

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

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

[4] 李海峰. 缸體毛坯氣密性試驗機[J]. 中國鑄造裝備與技術,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用工作.