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【摘要】介紹了某水電站大型進水球閥的特點，指出了進水球閥出現(xiàn)的閥體鑄造質(zhì)量缺陷的問題，對鑄造缺陷處理方案進行了討論。通過比較分析，對大型球閥閥體鑄造質(zhì)量缺陷的處理給出了指導(dǎo)性意見。
1.工程概況
某水電站位于四川省黑水縣-茂縣黑水段，屬于黑水河流域水電規(guī)劃“二庫五級”開發(fā)方案中的第三級梯級電站。引水系統(tǒng)由有壓引水隧洞、阻抗式調(diào)壓室、地下埋藏式壓力鋼管、兩個卜型叉管和三條支管組成。電站水頭260.7m，最小水頭168.3m，加權(quán)平均水頭233.8m，額定水頭220m，總裝機容量3×120MW。
每臺水輪發(fā)電機組前裝設(shè)一臺公稱通徑為2700mm金屬硬密封進水球閥。球閥采用臥軸布置型式，公稱直徑為2700mm，為國內(nèi)進水球閥，主要由閥體、活門、接力器、上游連接管、下游連接管、進人門、旁通閥、空氣閥、排水閥以及其它球閥附件組成。球閥閥體分兩瓣，出廠前在工廠內(nèi)進行預(yù)組裝和水壓試驗，然后分解運輸至工地，工地現(xiàn)場進行正式組裝和二次水壓試驗。進水球閥主要技術(shù)參數(shù)見表1。
表1 進水球閥主要技術(shù)參數(shù)

2.鑄造質(zhì)量缺陷分析
進水球閥采購合同規(guī)定，球閥出廠前須在廠內(nèi)進行預(yù)裝并進行強度試驗、滲漏試驗和動作試驗。廠內(nèi)進行耐壓試驗時，承受水壓部分的試驗壓力不低于5.1MPa，承受油壓部分的試驗壓力不低于9.45MPa，試驗持續(xù)時間為10min，受壓部件不得產(chǎn)生有害變形及滲漏等異�，F(xiàn)象。空氣閥應(yīng)在5.1MPa壓力下作水壓試驗，不允許滲漏。旁通閥在5.1MPa壓力下進行水壓試驗，允許點滴滲漏。伸縮節(jié)在5.1MPa壓力下進行水壓試驗，不得滲漏。滲漏試驗壓力為2.7MPa，持續(xù)時間30min，軸頸密封、閥殼分半面和進水球閥不允許漏水。
按照合同要求，業(yè)主單位、駐廠監(jiān)造、設(shè)計單位和設(shè)備安裝單位組成的驗收組對球閥進行了出廠驗收。3號進水球閥強度試驗時，左閥體發(fā)現(xiàn)殼體滲水現(xiàn)象。經(jīng)驗收組查閱技術(shù)資料，發(fā)現(xiàn)鑄件未按合同要求進行UT探傷，殼體強度試驗時出現(xiàn)滲水說明鑄件存在制造缺陷（如下頁圖1、圖2和圖3所示）。通過超聲波探傷對缺陷部位檢查，按照承壓鑄件技術(shù)要求以及進水閥技術(shù)規(guī)范的要求對缺陷性質(zhì)、范圍進行量化判斷和分析，該缺陷性質(zhì)屬于重大的鑄造缺陷，缺陷類型為砂眼、冷隔缺陷。

圖1 殼體滲水部位

圖2 殼體滲水部位缺陷

圖3 缺陷示意圖
3.鑄造缺陷處理的主要措施
根據(jù)我國鑄件制造廠多年來對鑄件鑄造缺陷處理的經(jīng)驗、教訓與總結(jié)，專家一致認為3號球閥閥體雖然存在砂眼、冷隔缺陷，但是由于缺陷范圍較小，而且球閥殼體材料ZG230-450的可焊性好，只要對焊接過程控制，是可以通過補焊手段進行處理消缺以后，3號進水球閥的性能可以滿足合同要求。鑄造缺陷處理的具體措施如下：
（1）采用機加工手段首先對缺陷部位進行徹底清理，補焊坡口面圓滑過渡。
（2）對清理部位進行PT、MT探傷確認缺陷完全。
（3）補焊前對殼體補焊及周圍200mm范圍進行局部加熱，溫度控制在1000～1500℃之間。
（4）采用J507焊條，焊接電流選擇150A，運用逐步退焊法進行短段多層多道焊接，每層焊接完應(yīng)對氧化物進行徹底。
（5）補焊完成后，采用紅外線加熱板、保溫棉對補焊區(qū)域進行保溫退火。
（6）打磨補焊區(qū)域，采用UT、PT、MT對補焊局域進行探傷檢查。
（7）缺陷處理完成后，再次進行殼體強度試驗，確認缺陷處理效果。
4.缺陷處理結(jié)果及建議
前述的球閥閥體鑄造缺陷處理方案在技術(shù)上和經(jīng)濟上均可行。經(jīng)過嚴格的廠內(nèi)缺陷處理并經(jīng)過UT、PT、MT對補焊局域進行探傷檢查，閥體鑄件上的砂眼、冷隔缺陷已經(jīng)被。按照合同要求再次進行耐壓試驗時，承受水壓部分的試驗壓力為5.1MPa，試驗持續(xù)時間為10min，進水球閥受壓部件未發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生有害變形及滲漏等異�，F(xiàn)象，說明3號球閥鑄造質(zhì)量缺陷處理取得了成功。
本電站進水球閥閥體鑄造質(zhì)量缺陷是通過廠內(nèi)驗收試驗發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過認真的分析討論后，制定了合理可行的缺陷處理方案，最終將缺陷圓滿消缺。進水球閥一般用于200m及以上水頭的電站，由于其運行水頭高，一旦發(fā)生事故將對電站產(chǎn)生重大威脅，因此，對球閥的制造質(zhì)量需要引起高度重視，應(yīng)進行嚴格的質(zhì)量控制，杜絕制造質(zhì)量缺陷的發(fā)生。主要建議有：
（1）進水球閥供應(yīng)商應(yīng)當選擇有相應(yīng)資質(zhì)廠家，并督促其進行嚴格的質(zhì)量控制。
（2）設(shè)置球閥駐廠監(jiān)造，對閥門生產(chǎn)過程進行嚴格監(jiān)督管理。
（3）閥體鑄件的分包商應(yīng)當選擇具有相應(yīng)資質(zhì)的廠家，并報送業(yè)主審批，業(yè)主書面確認后方可進行分包。
（4）閥體鑄件必須進行UT探傷，對有懷疑的地方應(yīng)當進行射線探傷進行確認。
（5）嚴格按照國家規(guī)范和合同相關(guān)要求進行球閥強度試驗、密封試驗和動作試驗。
5.結(jié)束語
在球閥的制造和驗收過程中，應(yīng)當特別注意閥體鑄件的質(zhì)量，結(jié)合無損探傷技術(shù)與球閥出廠驗收試驗，檢查球閥的制造質(zhì)量，對保證設(shè)備質(zhì)量是十分重要的。尤其對于大型球閥應(yīng)當特別注意質(zhì)量控制，防止球閥先天不足，以免威脅水電站的長期安全穩(wěn)定運行。
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