铸造铝青铜阀门缺陷的修补．.pdf

铸造铝青铜 阀门缺 陷的修补 陆文斌 上海 阀门五厂有 限公司，上海 2 0 0 9 4 1 摘要介绍了国内外铸造铝青铜阀门标准中关于铸件缺 陷的论述，探讨了浸渍、焊补和表面修 补的工艺方法，以及防止阀门壳体压力试验泄漏的措施。 关键词铝青铜铸件；壳体泄漏；浸渍；焊补 中图分类号 T G 2 9 0 ． 7 文献标识码 B 文章编号 1 6 7 3 3 3 2 0 2 0 1 1 0 6 0 0 3 4 0 3 Rep ai r f or De f e c t s o f Ca s t Al umi ni um- br on z e Va l ve L u W e n b i n S h a n g h a i N o ． F i v e V a l v e F a c t o r y C o ． ， L t d ． ， S h a n g h a i 2 0 0 9 4 1 ， C h i n a Abs t r a c t T h e e x p o s i t i o n s o n c a s t i n g d e f e c t s i n a l u mi n i u m b r o n z e v a l v e s t a n d a r d a t h o me a n d a b r o a d we r e i n t r o d u c e d ． T h e p r o c e s s f o r i mp r e g n a t i o n ， we l d r e p a i r a n d s u r f a c e r e p a i r we r e d i s c u s s e d ， a l s o t h e me a s u r e me n t s for p r e v e n t i n g l e a k a g e o f c a s i n g p r e s s ure t e s t i n g ． Ke y wo r d s a l u mi n i u m b r o n z e c a s t i n g ； s h e l l l e ak ； i mp r e g n a t i o n ； we l d r e p a i r 铸 造 铝 青 铜 阀 门常 用 于 海 水 、硫 酸 盐 、氯 化 物 等 耐 腐 蚀 工 况 ，使 用温 度 一 般 在 3 0 0℃ 以 下 ，压 力在 1 ． 6 ～4 ． 0 MP a 之 间。 由于 阀门形状复 杂，加上铸造铝青铜 自身的特点，不可避免地存 在缩孔 、缩松、气孔、氧化夹杂等铸造缺陷。特 别 是 浇 注 过程 中形 成 的二 次 氧 化 夹 杂 ， 以及 较 大面 积 的针 孔 ，都会 严重 影响材 料 的力 学性能和 水压 试验 性能 ，阀 门壳体 批量 泄漏对铝 青铜 阀门 来 说 是 很 寻 常 的 。又 因 为补 焊 难 度 大 ，容 易 开 裂 ，壳 体泄漏造 成 的报废 很 多，业 内人 士谈到 铝 青 铜铸 造 阀 门，往 往会 “ 谈 铜 色变 ” 。常 见铝 青 铜 用 于铸造 大 中型 阀 门壳 体 的有 以下几个 牌 号 国标Z C u A1 9 F e 4 Ni 4 Mn 2 ，美标C9 5 8 0 0 、 C9 5 5 0 0 、 C6 3 2 0 0 多用于 出 口等 。本文提 出了处理铸 造 铝 青铜 阀 门铸件 泄漏 的一些 工艺方法 ，以供 同行 参考 ，共 同提高铸造铝青铜 阀门的质量 。 1 阀门标准对缺陷修补的制约 1 ． 1 国外青铜阀门标准 美 国 阀 门与 管件 协会 标准MS S S P ． 8 0 ． 2 0 0 3 青 铜 闸 阀、截 止 阀 、角 阀和 止 回 阀3 ． 2中指 出所有 的铸件 应干净 、完好 ，不含有 影响使 用 的缺 陷。不允许进行塞堵 、焊补或浸渍⋯。 美 国材料 与试 验 协会 标准AS T M B6 2 ． 2 0 0 2 青铜或 高铜黄 铜铸件标准规范 6 ． 1 中也 明确 铸件不得进行修补 、堵塞 、焊补或熔 补[ 2 ] 。 1 ． 2 国内青铜阀门铸件标准 国标GB／ T l 2 2 2 5 --2 0 0 5 通 用 阀门 铜合 金 铸件技术 条件 4 ． 4 ． 4 中指 出铸件 不得用锤击 、 堵塞或 浸渍 等方法 消除渗漏 。但在4 ． 4 ． 5 ． 2 中又 规 定 除密封面 、螺纹 部位和承 受高温 强腐蚀 等部 位不 允许补 焊外 ，铸 件上 尚可修补 的缺 陷，允许 用焊接或其他方法进 行修补【 】 。 2 铝青铜铸造阀门的现实状况 从 中美两 国青铜 阀门标 准 中可 以看 出 ，用浸 渍 的方法解 决 阀 门铸件 的泄露 ，大 家 的否定态度 都 是一致 的 ； 但对 于焊 补 ，国标 显然 比美标 更 为 宽松 。当然 ，美标青铜铸件标准也有同意对铸件 进行 有条件 焊补 的，但那 是一般砂 型铸件 而非 阀 收稿 日期 2 0 1 卜0 8 - 1 8 作者简介陆文斌 1 9 5 3 一 ，男，工程师，主要从事热加工和材料技术研究工作 3 4 I 2。11年 第 6期 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m f 1 铸件 见AS T M B1 4 8 2 0 0 9 铝青铜砂型铸件标 准规 范 [ 4 ] 。事 实上 ，青铜 承压铸 件 的缺 陷如真 的不 能进行焊 补 、修 李 卜 、浸渍 的话 ，阀 门制造 厂 和青 铜铸件 厂将面 临非常严 峻的 困难 ，或将无 法 生存 。 但现实是 ，不论 在 国内还 是 国外 ，承压铝青 铜铸 件采 用焊补 、浸 渍都 已不 是什 么秘密 。H国 的青 铜 阀门在 国际 阀门市场上 享有较好 的声誉 ， 但承压 铸件也还 是经 过浸渍处 理的 。欧洲 的铸造 厂甚 至 已将浸 渍技术 从铜铝 制品扩大运 用至不锈 钢铸 件 ，并 还在作纵 深研究 ， 以挽救 已经铸就 的 产 品，倡导绿色 环保和 资源 的再利 用 。再者 ，当 今无损检测技术发展很快，无论对缺陷作何种处 理，都有办法进行检测 ，因此，似应重新审视 以 往对阀 门铜铸件浸j } 的一些限制 。 3 常见铝青铜 阀门铸件的缺陷修补 3 。 1 缺陷铸件浸渍 3 ． 1 ． 1 浸渍工 艺 阀体 阀盖 铸 件粗 加工 法 兰 面不 开孔 后 ， 用高压水枪清洗铸件 内外表面 ； 将铸件置 于真 空 炉 中抽 真空 一0 ． 0 9 MP a ，吸 出毛细孔 内杂 质 ； 铸 件 放 入浸 渍 剂 中 ，在 0 ． 4 ～3 MP a 压 力下 将浸渍剂压入铸件毛细孔 ； 清洗铸件后 ，通过 9 O ～ 1 0 0℃温 度 无机浸渍 剂用 空气炉 ，有机浸 渍剂 用热 水 使浸 渍 剂 固化 ； 铸 件精加 工后 进行 水压试验￡ j 。 3 。 l 。 2 浸渍剂 常用 的青 铜 阀 门铸 件 浸 渍 剂 分无 机 和 有 机 两种 。无 机 的是 以水 玻璃 为主 的硅 酸 盐类 浸 渍 裁，有机的是以丙烯酸树脂为主的浸渍剂 。两种 浸渍剂各 有所长 。无机浸 渍剂适用 于较 大毛细孔 0 ． 5 mm以下堵漏 ，而有机浸渍剂则适用 于更细 微的毛细孔 0 。 3 mm以下 。 豆前市场上代理的国 外浸渍 剂 以有机 居 多 。根据实 践，有机 与无机浸 渍剂在铝合金 、铜合金、钢铁等领域都 各有千秋 ， 性价 比也各不相 同 ，但 由于 阀门铝 青铜铸 件 的毛 细孔较 不锈钢铸 件更大 ，从堵漏 效果看 ，无机浸 渍剂似乎更适合青铜铸件 。 浸渍剂的使用温度和承受压力，无机浸渍剂 一 般在2 3 0℃ 以下 ，承受压力在2 ～3 MP a ；有 机 浸渍剂 使用温度 与无机 差不 多，但 承 受压力 比无 机高。两者均能满足一般青铜阀门的使用压力和 温度等实 际工况 。 3 ． 1 。 3 浸渍修补 的范围 1 缩松与疏松铸件。由于阀门形状复杂，有 些部位 难 以补缩 而形成 缩松与疏松 疏松 由于孔 径 小、面积大 ，不易焊补 。 2 氧化夹杂物铸件。铝青铜合金浇注时产生 的二次氧 化夹杂物 ，造成铸 件 内部 不连贯 、不致 密 【6 】 o 3 针孔铸件 。铝青铜合金冶炼过程中容易吸 气 ， 以及 合金冷却 时的反应 性 、析 出性气体形成 的针孔 。 疏松 、氧 化夹杂 和针孔这 三种缺 陷，大多是 在 水压试验 时才会被 发现 。青 铜生产 实践 中，不 少 泄漏并不 是直通 的，而是通过 曲径泄 出壳体外 表 面 。经 常发现 幸 了东边 又漏 了西边 ； 有些 是在 保压几分钟后才 冒出一个水珠 ，俗称 “冒汗 ” 。这 种 “冒汗 ”以阀 门两通 径 内表面和 壳体热节 部位 居 多。因此 ，对 于铝青铜 阀门，水压 试验 时间要 长 ，观 察要细 。根据经验 ，这三种 缺 陷唯有靠浸 渍剂 堵住 内部 的毛细孔 ，才 能解 决泄漏 问题 ，可 以二次浸渍。但若产生喷泉似的泄漏，浸渍基本 也是无效的。泄漏 阀门的状态如图 1 所示 。 a 喷泉状泄漏 b 针孔 状泄漏 图1 球阔泄漏状态 2 。 l 1年 第 6 期 l 3 5 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 3 ． 2 缺陷铸件焊补 3 ． 2 ． 1 焊补的范 围 青 铜铸件 缺 陷 ，如缩孔 、裂 纹 、砂 眼、气孔 等 都可 以焊补 。无论 是铜一 铝一 铁 三元青铜 ，还是 铜一 铝一 铁一 镍复杂 多元青铜 ，只要不 是疏松和密集 性针孔造 成 的泄漏 缺 陷，采取 的焊补工 艺得 当， 缺陷剔除彻底 ，均可焊补挽救 。 3 ． 2 ． 2 焊补工具及施焊 场地 根 据实 际经验和 理论论 证 ，氩 弧焊是青 铜铸 件 缺 陷焊补 的最佳选 择 。氩 弧焊焊 接 电弧 稳定 ， 焊 补 热 影 响 区 小 ， 工件 变 形 小 ，但 存 在 裂 纹倾 向，焊接 速度应 以中速 为妥f 7 】 。旋 焊应选 择 一背 风 场地 ，或用 围栏 隔离 ，禁用 电风 扇直 吹补 焊工 件。 3 ． 2 ． 3 焊材及焊补工艺 焊材可使用S G Cu A1 8 Ni 2焊丝 。判 断缺 陷后 ， 裂纹 两 端 开 止裂 孔 ，将 缺 陷 区磨 成 3 0 。 以上 圆 滑斜 面 ，用砂 轮机 、金属铰 刀 、钻 床等 机械工 具 禁 用熔 融 法 剔 除缺 陷 ，并 使缺 陷 区露 出金 属 光泽 ； P T 渗透 检查无缺 陷显示后 ，对缺 陷周围 5 0 mm区域进 行预热 用氧一 乙炔割炬吹 ，预 热温 度 5 0 0 ～6 0 0℃[ 】 ，预 热时 间根 据铸件 厚度 决定 ， 但不得少于 5 mi n ； 以中速施焊 ，焊层 间用不锈钢 刷去除杂物，用平头锤均匀锤击焊补区『8 J ； 进行去 应力 回火 氧一 乙炔割炬对准焊补周 围 5 0 mm区域 加热 回火 ，加热温 度 6 0 0℃左右[ 】 ，时 间不 少于 5 mi n 后缓冷 以石棉布覆盖焊补区 ； 打磨焊补 区域使之 与周边平整 圆滑 过渡 ， P T 检验 焊补 区域 ， 合格 后重新试压 ，再检验泄漏情况 。 3 ． 2 ． 4 专 吕 青幸 同 焊本 卜 要点 在 铝 青 铜 焊 补 中 ， 关 键 是 缺 陷 要 剔 除 干 净 ， 而 且 一 定 要 用 机 械 的 方 法 使 之 露 出 金 属 光 泽 ， 这 点 非 常 重 要 。 缺 陷 不 能 太 大 ≤4 0 mm4 0 IT l m ，并要磨 成光滑斜 坡 以减 少 焊补 应力 。尤其是 裂纹 ，决不 能用 肉眼 观察 ，应 用P T检验 。其 次是焊前要 预热 ，焊后 要回火 ，温 度 掌控很重 要 ，施 焊 时应 避免被 风吹到 。最后 要 盖石棉布使其缓冷，其原理与焊补珠光体合金钢 阀门铸件原理相似 。 3 ． 3 铝青铜铸件表面小缺陷的处理 青铜 阀 门由于 采用铸造 工艺 ，表面 难免会存 在 落砂 、气 孔等 小缺 陷 。这些 0 5 2 mm的缺 陷水 3 6 I z㈨ 年 第 e期 压试验 不漏 ，但 影 响外观质量 。如用 焊补 ，缺 陷 太小 、太浅不经 济 ，有些部位 ，如通 径也难 以焊 补 ，这时可使 用铜质 修补剂 。修补剂 涂满缺 陷部 位后 ，加热 固化或 经 l 2 h自然 固化 ，再进行 打磨 和 不锈钢 丸喷丸处 理 ，使铸 件表面颜 色一 致 。修 补剂 的抗压强度 为9 2 MP a ，工作温度 为 1 7 5℃， 完全符合一般青铜 阀门的使用条件 。 4 结语 铸造 铝青 铜 阀门的缺 陷通过 浸渍 、焊补和表 面修补 后 ，在 重新进 行压力试 验时 ，保 压 时间应 为原定的2 ～3 倍，并重点观察原泄漏点和铸件热 节 点。只要操 作得 当，大部分 或部分缺 陷 阀 门可 以起死 回生 ，满足使 用要求 。因此 ，铝青铜 阀门 铸件 的浸补 工艺和方 法还应 继续研 究和倡 导 ，以 利资源 的再利用 。 参考文献 [ 1 ] MS S S P 一 8 0 - 2 0 0 3 ， 青铜 闸阀、截止阀和止回阀[ s ] ． [ 2 ] A S T M B 6 2 2 0 0 2 ， 青铜或高铜黄铜铸件标准规范[ s 】 ． [ 3 ] G B ／ T 1 2 2 2 5 --2 0 0 5 ， 通用阀门铜合金铸件技术条件[ s ] ． 【 4 ] AS T M B1 4 8 2 0 0 9 ， 铝青铜砂型铸件标准规范[ s 】 ． [ 5 】 聂小武．实用有 色合金铸造技术【 M] ． 沈 阳 辽宁科学出版 社 ． 2 0 0 9 3 9 9 4 0 3 ． 【 6 】 铸造有 色合金手册编写组． 铸造有 色合金手册[ M] ． 北京 机械 工业 出版社． 1 9 8 2 4 0 0 ． 4 0 2 ． [ 7 】 邱言龙， 聂正斌， 雷振 国． 焊5 - 实用技 术手册[ M】 ． 北京 中 国电力 出版社 2 0 0 8 1 8 4 1 8 5 ． [ 8 】 焊5 - 手册编写小组 ． 焊工手册[ M】 ． 北京 机械工业出版社， 1 98】 59 3． 6 02． 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m