高温高压阀门铸件制造工艺及应用分析

孙占江

（雷蒙德（北京）科技股份有限公司，北京 101500）

高温高压阀门铸件制造工艺及应用分析

孙占江

（雷蒙德（北京）科技股份有限公司，北京 101500）

本文分析了CF8C高温高压阀门铸件的有关特征，研究了其设计以及后续制造环节中的有关需求、制造工艺，经过实际应用对它的生产品质实行检查，从而归纳高温高压阀门铸件制造工艺的有关特征及CF8C在实际工作中的使用情况。

高温高压阀门；铸件；制造工艺

CF8C阀门铸件的运行条件特点涵盖下面两个内容：一是温度较高、压力较高，二是存在硫化氢化合物。通常情况下，压力应当保持在12～24MPa之间，应变系统温度应在400℃上下。上述特征需要该阀门零件通过一系列技术来使其具备高强度、抗磨、抗侵蚀等性能，同时该零件应当保证避免出现杂质、渣滓、空隙、松弛、裂缝等缺陷。从其中能够得知，研究高温高压阀门铸件制造工艺及应用对于实际工作有着很强的指导意义。

1 高温高压阀门铸件生产工艺及应用

1.1 有关设计规范和阀门构造

此次分析的高温高压阀门零件是中国石化阀门构建，材质是CF8C。这种钢材的特征是在高温条件使用时形变小，强度高，抗磨能力高，一般用于高温模具，统称作铸钢。此次挑选的在加热、高氢压和催化剂存在的条件下，使重质油发生裂化反应的设备阀门零件型号是DN400 25001B，该零件的净重是4300kg，几何尺寸1520mm×1350mm×860mm。

几何形状显示为三通管状，每个管各自呈圆环形管道，每个管道的中轴统一在一个二维面上，一个轴向的不同管道入口处设置有突缘，与它呈90°角的通道口位置增加管壁的厚度。图1、2是CF8C阀门零件的构造图。

1.2 有关零件属性

此次分析的阀门铸件材料组成在规范需求上和美国材料与试验协会标准中的A351大概一致，不过在SP约束要求上，此次分析的CF8C高温高压阀门铸件材质S要不高于0.013，P不高于0.020，在规范要求上要显著大于A351。对于有关材力方面的能力来说，拉伸力方面要求高于485MPa，屈服应力要求高于205MPa，伸缩率要求高于0.3。此外，有关技术规范规定需要进行阀门零件金相组织与腐蚀测试，依据美国材料与试验协会标准中的E381进行，实验最终标准是硫化氢化合物低于1.0级，硅酸盐低于1.5级，铝氧化合物低于1.0级，球化氧化物不得高过2级，平均级别值不得高过5级，几何大小不低于美国材料与试验协会标准E45规定的2.5级的偏析，避免出现元素在结晶时分布不均匀的现象。

图1 阀门铸件工艺结构示意图

1.3 阀门铸件生产工艺设计研究

阀门零件的整个生命周期中，其早期的构思设计环节有着不可忽视的重要作用。设计水准的高低直接影响了阀门零件最后的品质和使用寿命，所以应当大力度提升对铸造工艺构思的关注度，确定每个步骤的详细内容。

其中涵盖了明确零件的伸缩率、挑选分形面、策划筑浇体系等步骤。

第一，对于零件的伸缩率，此次阀门零件生产所需要的材料是在常温下具有奥氏体组织的不锈钢，根据零件的几何构造，在受到阻力而收缩的状况下，外部腔体的收缩比例和内部腔体的收缩比例各自限制在0.02与0.015内；第二，对于挑选分型面，它的挑选应该充足结合阀门的需要，把每个管线的中轴控制在一个二维图里，不过在现实的操控环节里，在保障每个圆形管道的补缩有着相当程度上的困难性，对于这种状况，分型面的挑选一般会应用相连冒口的中心来进行，如此零件通常便能够被划分成上下层；第三，在浇铸体系的挑选和构思里，此次分析的阀门零件的浇铸体系应用了金属液由铸件底部流入铸型型腔的浇铸系统。此结构的特点是熔融合金液通过一定的流动通道向铸造型腔中充填的过程比较稳定，能够避免由于熔融合金液溅出从而损害零件品质，此外还能够过滤渣滓，挤出腔内气体。

1.4 零件生产环节里的热处理技术

依据分析的零件状态和所处环境，进行了将铸件加热到高温单相区恒温保持，使过剩相充分溶解到固溶体中后快速冷却，以得到过饱和固溶体的热处理措施，通过这种手段能够在一定程度上强化该零件的耐侵蚀性能。

同时，还需要依据功能要求和设计要求对其实行平稳化处理，从而确保不锈铸钢的耐晶间腐蚀性能，通过这种措施来进一步提高铸件的应用效果。

2 检验方法

2.1 RT检验

对每一个试件实行百分百探伤射线检验，检验对象满足美国机械工程师协会中的B16.34，检验措施依据美国阀门及配件工业制造商标准化协会中的SP54规范实行，检验报告应该满足下列要求：空隙/陷穴要大于2级（包括2级），其余全部不许可。

2.2 液体PT探伤检验

对每一个铸件实行百分百液体PT探伤检验，检验依据美国材料与试验协会规定的E165规范实行，检验报告需要满足下面的要求：一是所有线性表现的劣点长度要控制在2mm以内；二是独个环形劣点的大小需小于4mm；三是集中式劣点叠加起来的总长度在任意1²cm的面积内需小于2mm。

3 阀门铸件制造环节里的有关经验分析

随着国家经济水平以及科技水平的迅速提升，相关行业的发展对零件品质的要求愈来愈高，在保证企业效益的基础上制造出高水准的阀门零件变为了目前有关企业重点追求的目标。此次的高温高压阀门铸件生产结束后，都进行了实际检验，通过最后的检验报告得知，一方面，阀门铸件基本可以满足规定的力学标准；另一个方面，杂质含有率和铁素含有率通过金相检验都满足标准规定，经过渗透检验也没有发现超出标准的缺陷，射线检验结果同样符合相关标准规定。

归纳有关的技术可以得到下面的经验：想要确保铸件的最终品质与使用效果，应当结合在试制开模的前期使用有关CAE软件对其实现仿真，预防由于实际试验制造模具而出现制造效果不佳，增大生产成本等情况的出现。此外，应用这个模式，同样能够进一步确保生产效率，增强铸件的品质，减少产品的内在不足等。

4 结语

针对阀门铸件，科学恰当地设计分型面、冒口以及冷铁等制造过程，能够高效地预防裂缝、孔隙、松弛、杂质等制造过程所带来的铸件质量问题，能够使制造品更符合有关标准的规定。应用高温高压、两管进行持续吹氧等技术手段，能够完成CF8C材料的冶炼过程。

[1]国内阀门铸件业繁荣发展切记做好回收利用[J]. 现代铸铁，2013,03:18.

[2]薛蛟，王京京，郑渝，徐长安. 阀门铸件射线检测中表面缺陷对检定的影响及对策[J]. 铸造，2013,10:991～994+998.

[3]顾丽丽,刘佳任,雷志刚,候先龙,彭杰,朱慧玲,冷文昌,张佳秋,吴殿杰. 超级双相不锈钢SAF2507阀门铸件的生产研制[J]. 中国铸造装备与技术，2016,05:53～56.

[4]张波，范华，龙老虎，高振桓，张邦强，聂丽萍. ZG12Cr9Mo1Co1NiVNbNB耐热钢材料开发应用研究[J]. 东方汽轮机，2016,01:55～62.

[5]孙谦. 铝合金熔体含氢量动态检测方法及装置研究[D].哈尔滨理工大学，2011.

[6]张清双，张建伟，郭宝，孙东洋. 加氢装置用阀门的材料选择与质量控制[J]. 阀门，2010,05:23-26+37.

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