高承压阀壳铸件静水压试验方法研究

李 磊，拓凌玺，彭志诚

(共享铸钢有限公司，宁夏银川 750021)

高承压阀壳铸件静水压试验方法研究

李 磊，拓凌玺，彭志诚

(共享铸钢有限公司，宁夏银川 750021)

高合金钢三通阀壳铸件在使用环境中需承受高温高压。为了检验阀壳铸件的宏观强度，特设计一种静水压试验，按照设计要求进行注压试验。通过将试验过程中的关键控制点进行归纳，使该范畴的同类压力试验具有良好的重复性和再现性。

高合金钢；阀壳铸件；静水压试验；宏观强度

对于一般密封承压工件，以承压工件设计压力的1.25倍或1.5倍压力注入试验用水，稳压30 min后若无泄压，并且观察工件外壳及外壳密封面处无液体泄漏或渗漏时，则该试验被认定为合格[1]。本试验对编号为A、B和C的三块堵板及高合金钢阀壳铸件的密封面进行表面精加工，堵板的密封接触面上按照规格加工出密封槽，通过橡胶材料的密封圈嵌扣入密封槽内进行密封，使用螺栓及撑杆进行堵板固定紧实。如图1所示，为阀壳铸件静水压试验装配图。采用高压泵系统注水并注压，稳压值达到17.25 MPa，稳压时间超过30 min。

图1 阀壳铸件静水压试验装配图

1 试验准备阶段

1.1 环境要求

水压试验现场应选择在能避免积水的高点，场地应保证一定平面度，有良好的供水和排水系统。根据阀壳容量准备适当大小的蓄水池，将2%～4%的防锈液与工业用水进行调和，防止粉尘，杂质等落入池中。室温环境下开展试验，水温应至少高于16 ℃，铸件温度保持在水温的±5 ℃范围之内。

1.2 工件状态

阀壳铸件应根据无损检测标准的要求进行磁粉表面探伤和超声波探伤，并对整体进行应力消除热处理，确保没有不可接受的缺陷存在。铸件表面应保持干燥，没有油渍等影响观测结果的物质。

1.3 堵板设计

试验过程中将铸件所有通口密封，本实验的阀壳铸件共有3处圆形通口，分别设计A、B及C三块密封钢材堵板进行密封。为防止试验过程中堵板受压变形，应保证堵板厚度至少达到90 mm。A和B堵板外径相对C板较小，可直接通过阀壳上部的C通口置入腔体，A板连接高压泵实现注水与排水控制；C堵板需设计为双U型，铸件需根据板厚加工切槽，安装C板时先将堵板从切槽处垂直吊入工件，然后将堵板水平立起，顺时针或逆时针旋转90°，使切槽外沿能完全处于密封圈以内，最后吊起密封，如图2所示为堵板C规格示意图。C板设计安装跑风阀并连接压力表，水从阀壳底部涌入，通过顶部跑风阀排气，当水从跑风阀排出时说明阀壳内部整体注水完毕，关闭跑风阀，继续施压注水，通过压力表的示值控制水压。

1.4 密封面加工

铸件与堵板密封接触面均需要表面精加工处理，加工中心不能偏离几何中心，并保证一定平面度。每块堵板的密封接触面上都加工一条宽度为6.5 mm，深度为3.5 mm的密封槽，使用清洗剂清洗铁锈及污渍，擦拭干净，使用锉刀和细砂纸打磨所有密封表面及密封槽，保证接触面平滑，表面粗糙度应低于6.3 μm。

图2 堵板C规格示意图

采用直径为5 mm的橡胶密封圈，使用锋利的刀片，根据密封槽的周长截取长度，切出垂直于轴向的粘合面，使用高强度胶水粘合密封圈的两个端面，粘合面结合处需使用砂纸打磨过渡，避免产生棱角，从而形成环状密封圈。

在密封槽内涂入大约1/3槽深的固态油脂，将环状密封圈嵌入密封槽内，通过固态油脂的黏性进行固定，擦除多余油脂即可。

2 试验实施阶段

2.1 支承及装配

固定支垫，将阀壳铸件吊运至支垫上，铸件距离地面应至少达到0.5 m，保证铸件支承平稳。检查铸件外观，清除油渍等影响观测结果的物质，并保持铸件表面干燥[2]。

使用固态油脂分别将密封圈固定在三块堵板的密封槽内，先安装底面和侧面的A和B堵板，然后安装顶部的C堵板，应使堵板与铸件的密封面完全贴合，密封圈100%扣入铸件密封面上。使用螺栓及撑杆将堵板与铸件进行固定，为保证密封性应对螺栓进行紧实加固。最后安装压力表，跑风阀及液体管道阀门。组装压力泵及循环系统，应有漏电保护，注意将电力系统与液体循环系统隔离。为了防止泄露，所有的螺纹装配都要使用密封胶带，螺栓应至少拧至80%的螺纹深度。

2.2 注水及稳压

从阀壳底部充水，通过顶部跑风阀排出阀壳内部空气，直至水从跑风阀喷出，关闭所有阀门。铸件整体静置12 h，保证水中溶解的空气逸出，并且使工件与水保持相同温度。检查三块密封板是否渗水，若有漏水需确认原因并重新进行组装；若无漏水则准备注压。

注压阶段先高速注压至10 MPa左右，然后缓慢增压至17.25 MPa。稳压阶段开始计时，静置超过30 min后进行检查，观察压力表是否有泄压，并检查密封面及阀壳铸件表面是否有渗水。若无泄压或渗水，则试验结果合格，否则调查原因，出具不合格结果或重新组织试验[3]。

2.3 泄压及拆卸

泄压排水，拆卸工装，并清理铸件及工装表面。将试验结论在铸件的铸字下方通过钢印进行标识。出具承压阀壳铸件静水压试验结果的报告。

3 结语

静水压试验的设计阶段及准备阶段至关重要，堵板的尺寸设计及密封方式设计直接决定着试验实施的可行性，试验开展前进行严密的理论验证通常能及时发现试验过程中可能出现的各种问题。密封面精加工问题经常会导致注水阶段出现漏水现象，精密的表面加工能节省大量返修的人力物力。水压试验尤其是高压试验具有潜在的危险性，需要操作人员具备相应的专业工作经验。

[1] 张庆生.压力容器水压试验控制分析[J]. 深冷技术，2012(07): 01-10.

[2] 鲁士军.一种超高压水压试验装置[J].工程机械，2010(01): 05-10.

[3] 左建江.水压试验方案探讨[J]. 科技创新与应用，2012(07): 60-65.

[4] 李海峰. 缸体毛坯气密性试验机[J]. 中国铸造装备与技术,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

稿件编号:1602-1251

李磊（1987—），男，工程师，主要从事无损探伤研究及应用工作.