【摘要】介绍了某水电站大型进水球阀的特点,指出了进水球阀出现的阀体铸造质量缺陷的问题,对铸造缺陷处理方案进行了讨论。通过比较分析,对大型球阀阀体铸造质量缺陷的处理给出了指导性意见。
1.工程概况
某水电站位于四川省黑水县-茂县黑水段,属于黑水河流域水电规划“二库五级”开发方案中的第三级梯级电站。引水系统由有压引水隧洞、阻抗式调压室、地下埋藏式压力钢管、两个卜型叉管和三条支管组成。电站**水头260.7m,*小水头168.3m,加权平均水头233.8m,额定水头220m,总装机容量3×120MW。
每台水轮发电机组前装设一台公称通径为2700mm金属硬密封进水球阀。球阀采用卧轴布置型式,公称直径为2700mm,为国内**的进水球阀,主要由阀体、活门、接力器、上游连接管、下游连接管、进人门、旁通阀、空气阀、排水阀以及其它球阀附件组成。球阀阀体分两瓣,出厂前在工厂内进行预组装和水压试验,然后分解运输至工地,工地现场进行正式组装和二次水压试验。进水球阀主要技术参数见表1。
表1 进水球阀主要技术参数
2.铸造质量缺陷分析
进水球阀采购合同规定,球阀出厂前须在厂内进行预装并进行强度试验、渗漏试验和动作试验。厂内进行耐压试验时,承受水压部分的试验压力不低于5.1MPa,承受油压部分的试验压力不低于9.45MPa,试验持续时间为10min,受压部件不得产生有害的**变形及渗漏等异常现象。空气阀应在5.1MPa压力下作水压试验,不允许渗漏。旁通阀在5.1MPa压力下进行水压试验,允许点滴渗漏。伸缩节在5.1MPa压力下进行水压试验,不得渗漏。渗漏试验压力为2.7MPa,持续时间30min,轴颈密封、阀壳分半面和进水球阀不允许漏水。
按照合同要求,业主单位、驻厂监造、设计单位和设备安装单位组成的验收组对球阀进行了出厂验收。3号进水球阀强度试验时,左阀体发现壳体渗水现象。经验收组查阅技术资料,发现铸件未按合同要求进行****的UT探伤,壳体强度试验时出现渗水说明铸件存在制造缺陷(如下页图1、图2和图3所示)。通过超声波探伤对缺陷部位检查,按照承压铸件技术要求以及进水阀技术规范的要求对缺陷性质、范围进行量化判断和分析,该缺陷性质属于重大的铸造缺陷,缺陷类型为砂眼、冷隔缺陷。
图1 壳体渗水部位
图2 壳体渗水部位缺陷
图3 缺陷示意图
3.铸造缺陷处理的主要措施
根据我国铸件制造厂多年来对铸件铸造缺陷处理的经验、教训与总结,专家一致认为3号球阀阀体虽然存在砂眼、冷隔缺陷,但是由于缺陷范围较小,而且球阀壳体材料ZG230-450的可焊性好,只要对焊接过程**控制,是可以通过补焊手段进行处理消缺以后,3号进水球阀的性能可以满足合同要求。铸造缺陷处理的具体措施如下:
(1)采用机加工手段首先对缺陷部位进行彻底清理,补焊坡口面圆滑过渡。
(2)对清理部位进行PT、MT探伤确认缺陷完全**。
(3)补焊前对壳体补焊及周围200mm范围进行局部加热,温度控制在1000~1500℃之间。
(4)采用J507焊条,焊接电流选择150A,运用逐步退焊法进行短段多层多道焊接,每层焊接完应对氧化物进行彻底**。
(5)补焊完成后,采用红外线加热板、保温棉对补焊区域进行保温退火。
(6)打磨补焊区域,采用UT、PT、MT对补焊局域进行探伤检查。
(7)缺陷处理完成后,再次进行壳体强度试验,确认缺陷处理效果。
4.缺陷处理结果及建议
前述的球阀阀体铸造缺陷处理方案在技术上和经济上均可行。经过严格的厂内缺陷处理并经过UT、PT、MT对补焊局域进行探伤检查,阀体铸件上的砂眼、冷隔缺陷已经被**。按照合同要求再次进行耐压试验时,承受水压部分的试验压力为5.1MPa,试验持续时间为10min,进水球阀受压部件未发现产生有害的**变形及渗漏等异常现象,说明3号球阀铸造质量缺陷处理取得了成功。
本电站进水球阀阀体铸造质量缺陷是通过厂内验收试验发现,经过认真的分析讨论后,制定了合理可行的缺陷处理方案,*终将缺陷圆满消缺。进水球阀一般用于200m及以上水头的电站,由于其运行水头高,一旦发生事故将对电站产生重大威胁,因此,对球阀的制造质量需要引起高度重视,应进行严格的质量控制,杜绝制造质量缺陷的发生。主要建议有:
(1)进水球阀供应商应当选择有相应资质厂家,并督促其进行严格的质量控制。
(2)设置球阀驻厂监造,对阀门生产过程进行严格监督管理。
(3)阀体铸件的分包商应当选择具有相应资质的厂家,并报送业主审批,业主书面确认后方可进行分包。
(4)阀体铸件必须进行****的UT探伤,对有怀疑的地方应当进行射线探伤进行确认。
(5)严格按照国家规范和合同相关要求进行球阀强度试验、密封试验和动作试验。
5.结束语
在球阀的制造和验收过程中,应当特别注意阀体铸件的质量,结合无损探伤技术与球阀出厂验收试验,检查球阀的制造质量,对保证设备质量是十分重要的。尤其对于大型球阀应当特别注意质量控制,防止球阀先天不足,以免威胁水电站的长期安全稳定运行。
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资讯来源:无锡科莱恩流体控制设备有限公司
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