阀体铸件水压试验装置与应用

（共享铸钢有限公司，宁夏银川 750021）

关键字：阀体铸件；水压试验；密封性；耐压能力

随着装备制造技术的发展，对于大型阀体铸件的密封性和耐压能力要求也越来越高。通过现有的铸造和加工技术可以满足阀体铸件的耐压能力和密封性，但铸件铸造完毕都要通过水压试验的手段来实际检测这两项指标。其密封性要求阀体铸件装满水后要保持30 min 以上不漏水，耐压能力要保持达到40 MPa～60 MPa 以上。现有的水压测试装置最大压力为5 MPa，无法满足试验压力要求，而且进排水系统不完善，操作不方便，系统安全可靠性低，试验过程中浪费水资源现象严重，现场环境恶劣。为满足试验要求，必须重新设计试验装置，在高压泵及附件的选择和液压回路的设计上，一方面要考虑高压设备的安全性，所选设备及附件耐压能力必须达到60 MPa 以上，另一方面要考虑现场水压试验操作的便捷性，尽力提高设备自动化程度，减少人员在高压状态下的操作步骤。

为了解决这些困难，通过重新设计，改变原有低压水压试验装置的组成及操作方法。重新设计的高压水压试验装置包含打压装置和密封装置，操作方法包含水压试验装置的连接、启动，密封圈和堵板的放置等。系统已在现场使用10 余次，系统操作简便，安全可靠性高，可以在行业内推广使用。

1 铸件结构

电厂用阀体铸件的类型多为三面三通结构，图1 为阀体铸件三维图，铸件重量10 t～20 t.铸件在浇注完毕都需要经过抛丸、铲磨、焊接、检测、加工等工序，每道工序都合格后需要进行水压试验。根据铸件类型试验压力要求15 MPa～60 MPa 不等。

图1 阀体铸件

2 试验流程

水压试验时将铸件竖立放置，用支撑装置支撑，铸件的三个开口端面需要用堵板堵住，先安装下端面堵板，再安装侧端面堵板，最后安装上端面堵板。在上端面堵板上安装压力表和出气阀，下端面堵板上安装进水阀，侧端面用堵板封住。将高压泵与铸件连接后，从铸件下部注水打压。根据这个流程重新设计制作了水压试验装置，该水压试验装置包含两个功能：

1）可实现大型阀体铸件水压试验，压力达到60 MPa，保压时间达到30 min 以上，系统可实现半自动化操作，并且实时监测系统压力。

2）可对水压试验用的的液体进行回收、循环利用，保持水压试验现场环境干净整洁。

3 打压装置

3.1 系统组成

图2 为打压系统示意图，该系统由高压泵、高压管、储水箱、压力表、两通阀、三通阀组成，主要对铸件进行注水、加压、泄压、放水。

打压系统中阀体铸件三个端面分别使用密封装置进行密封，铸件的上、下端面分别安装两通阀，两个两通阀分别与高压泵及储水箱连接。高压泵的进水和回水分别与储水箱连接。

图2 打压系统

3.2 设备选型

3.2.1 高压泵

高压泵的额定压力应为铸件耐压值的1.2 倍以上，例如本次铸件的测试压力要求为60 MPa，最终选择额定压力为80 MPa 的高压泵，高压泵的流量为2.04 m3/h.

高压泵上安装超压溢流阀和调压阀，以保证在铸件打压后达到稳压状态。泵体上安装压力表，方便观察系统压力。控制柜上配置启动、停止、急停等开关。

3.2.2 压力表

压力表应选择耐震型，额定压力为铸件耐压值的1.2～2.0 倍。压力表配置三块，其中一块备用。铸件上端面安装一块压力表，用于检测铸件内压力。泵体上安装一块压力表，用于检测泵体压力。铸件稳压时要观察这两块压力表数值，两个数值需保持一致。

3.2.3 高压管

高压管额定压力应与压力表保持一致，高压管两端具有密封作用，防止泄露。高压管的数量及长度可根据铸件类型选择，例如本次铸件对于高压管的选择如图2，总计三根高压管，两根长度4 m，一根长度2 m.

3.2.4 阀门

阀门选择两个两通阀、一个三通阀，都为手动阀，额定压力应与压力表保持一致。两个两通阀分别装于铸件上，一个三通阀装于高压泵上。

3.3 注意事项

1）所有高压泵、压力表、高压管之间无法直接连接时，要设计加工转换接头，接头材质要符合耐压能力；

2）压力表在现场使用前先进行安全校验。

4 密封装置

4.1 系统组成

密封装置对于铸件能否成功打压起着决定性作用，共有上端面、下端面、侧端面三套。每套都由堵板、密封圈、堵板支撑组成，主要对铸件端面进行密封。

以上端面为例，图3 为上端面密封装置，出水口与铸件上端面两通阀相连，压力表安装在铸件压力检测口。上堵板通过角铁和螺栓连接紧固。

1）堵板

堵板如图4 所示，采用整块钢板加工而成，用于安装压力表和两通阀。堵板上要加工英制螺纹孔，上表面加工出密封槽，上面和侧面留吊装孔。

2）密封圈

密封圈选用O 型密封条制成，如图5 密封圈所示，将密封圈放置于密封槽中。

图3 上端面密封装置

3）堵板固定装置

堵板用四套螺栓和角铁固定，如图6 堵板固定装置所示，紧固后保证堵板与铸件贴合不漏水。

4.2 注意事项

1）堵板固定装置要根据铸件尺寸进行设计；

2）所有螺栓/螺杆拧紧深度要大于螺纹深度80%.

5 操作方法

1）将铸件放在固定支撑上，保证铸件稳固；

2）打压用水添加防锈剂，内部无杂质；

3）制作密封圈，密封圈直径与密封槽尺寸适应，留有一定间隙，密封槽要保证干净平整，密封圈长度要符合密封槽长度，松紧适中，首尾用胶水粘结，用砂纸打磨平整；

4）密封装置的密封槽内涂抹黏性油脂。油脂黏度适中，使密封圈在密封槽内既能固定，又可以在水的压力下发生相对移动，达到密封效果；

图6 堵板固定装置

5）依次安装下堵板、侧堵板、上堵板，所有堵板都是使用吊耳通过侧门螺纹孔吊装，下堵板和上堵板安装时比较容易，侧堵板安装时要使用长杆和堵板上表面的螺纹孔，缓慢将侧堵板移动至铸件侧端面处，保持堵板处于铸件端面中心位置，使用堵板应放在铸件通口的中心位置，保证堵板各边缘余量相对于铸件均匀一致；

6）上下堵板上的进水口、出水口、压力检测口安装对应阀门和压力表；

7）连接高压泵与铸件，将高压管道与铸件、储水箱、高压泵连接起来；

8）接通高压泵的电源。打开铸件上下两个两通阀，将三通阀扳至打水位置，开启高压泵，开始往铸件中打水，待铸件上部高压管有水流出时，表明水已灌满铸件内部，先关闭铸件上部两通阀，再关闭高压泵；

9）检查铸件的三个密封装置，确保不漏水后，开启高压泵，此时水压缓慢上升，待压力值达到规定值之后，关闭两通阀，进行保压；

10）保压时间满足规定的时间后，将三通阀扳至放水位置，打开两通阀，进行放水；

11）待铸件内打压用水放完后，将本系统拆解，试验完成。

6 注意事项

1）储水箱底部高度应高于高压泵进水口，保证高压泵进水流畅；

2）试验过程中保持铸件周围无闲散人员，对于操作人员在升压及保压过程中应设置安全防护装置；

3）铸件内部拐角部位应粘贴气管，气管连接至出水口，保证铸件内空气全部排出去；

4）铸件的三个端面需要先进行加工处理，保证密封端面的加工精度和干净整洁；

5）铸件应放在垫铁等支撑装置上，距离地面高度大于500 mm，底部留有空间，方便安装管道及阀门；

6）水压试验用水中要添加防锈剂，水温与铸件温度保持在±5 ℃；

7）所有管道、阀门、压力表的连接需使用生料带进行密封防漏；

8）铸件在试验前应先进行探伤检测，保持内部无缺陷。

7 结论

本套水压试验系统可满足大型阀体铸件的中高压水压检测，在检测过程中对于打水、加压、泄压、放水一气呵成，操作简单、易掌握，测试过程安全可靠。在压力达到规定值后进行可保压30 min 以上。系统进水、排水系统完善，打压用水可循环使用，测试过程中可做到无任何遗漏，不仅节约水资源，而且可以保证良好的试验环境。