浸渗技术在铸铁件阀门上的应用

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)丽水职业技术学院环境工程分院 作者:王畅

1、概述

  双偏心蝶阀广泛的应用于自来水、电力循环水、石油、化工等领域,常见公称通径DN100mm~DN2000mm,公称压力0.6MPa~1.6MPa,作为调节和截流设备使用。常见材质为高强度灰铁、球墨铸铁。其结构特征为在阀杆轴心既偏离蝶板中心、也偏离本体中心。双偏心的效果使阀门被开启后蝶板能迅速脱离阀座、大幅度地消除了蝶板与阀座的不必要的过度挤压、刮擦现象、减轻了开启阻距、降低了磨损、提高了阀座寿命。实际加工使用过程中,由于其铸件常常存在组织疏松、气孔等缺陷,造成阀门压力试验时微渗或渗漏。若不进行挽救,报废损失较大。

  针对这类阀门铸件缺陷,可靠的修复方法之一就是浸渗,它是一种微孔(细缝)渗透密封工艺。将密封介质(通常是低粘度液体)通过自然渗透(即微孔自吸)、抽真空和加压等方法渗入微孔(细缝)中,将缝隙填充满,然后通过自然(室温)、冷却或加热等方法将缝隙里的密封介质固化,达到密封缝隙的作用。

  浸渗的目的是防止或修复微孔造成的渗漏。浸渗后不会改变阀门零部件的外形尺寸和材料的性质,且耐酸耐碱性提高。同时浸渗技术解决了渗漏之后,不需要额外增加铸件壁厚来防漏,可降低产品重量,节省材料。产品浸渗后经检验符合JB/T 9092-1999阀门的检验与试验规范要求。

2、浸渗剂的选用

  2.、浸渗剂种类

  2.1.1、无机浸渗剂

  无机浸渗剂主要成分为无机硅酸钠,添加多种无机金属盐、稳定剂、表面活性剂、填料等组成,呈胶体状或悬浊液状。该类浸渗剂贮存稳定、保质期长、使用方便,浸渗后的产品耐酸、耐碱,耐温500℃,适宜于0.15mm~0.5mm之间的微孔,及长期连续在250℃~300℃的耐热的零部件。

  2.1.2 有机浸渗剂

  常用的为甲基丙烯酸单体热水固化型有机浸渗剂,目前广泛使用的为第二代或第三代有机浸渗剂如Impretech YJ-85C,使用时不需要催化剂、洗涤剂、固化剂,在浸渗密封孔隙的较大范围内效果良好。固化后是一种热固型塑料,在温度升高时不会熔化、液化而从工件中流出。浸渗速度快、效率高,浸渗剂固化反应不收缩,固化坚韧、耐老化、耐酸碱,性质稳定、无污染。贮存时注意防止高温环境使浸渗剂失效。其使用温度在-50℃~200℃范围内,适宜于密封不大于0.3mm的细微孔。

2.2、选用要点

  有机浸渗剂比无机浸渗剂效率高,浸渗更可靠,有机浸渗剂100%固化,同时残留在螺丝孔内的浸渗液在冷水中晃动几下即可清除;而无机浸渗剂中含有较多水分,固化后体积收缩30%左右,故常需要2次浸渗。有机浸渗的初期投入和运行成本比无机浸渗高很多,有机浸渗剂市价在15万元/t~20万元/t。无机浸渗剂市价仅4000元/t~7000元/t。同时有机浸渗剂贮存要求较高,需要在8℃~28℃的阴凉干燥处贮存,否则浸渗剂会固化失效,我国南方夏季温度普遍高于30℃。另外有机浸渗剂对眼睛有刺激作用,一旦触及眼睛应立即用水清洗并作医疗处理。

  出于多方面考虑,选用无机浸渗剂作为双偏心蝶阀铸件浸渗剂。

3、双偏心蝶阀铸铁件浸渗工艺

  工艺流程见图1。

双偏心蝶阀铸铁件浸渗工艺流程图

图1 双偏心蝶阀铸铁件浸渗工艺流程图

3.1、前处理

  清洗,由于浸渗剂是循环使用,为保证不污染浸渗剂,首先清除零件表面的油污。一般采用水剂清洗剂、碱液,对于油污严重的宜多次清洗,然后用清水冲洗干净。

  烘干,双偏心蝶阀阀门使用水压打压检漏,打压后的渗漏阀门铸件其疏松处与气孔内都有水分的存在,直接浸渗时其会阻碍浸渗中浸渗剂进入孔隙,造成浸渗不良,使用烘箱120℃下烘干20min。

3.2、浸渗

  将阀门铸件装罐,罐内抽真空,真空度-0.9kPa,保持15min,打开浸渗剂注入阀门,浸渗剂在真空负压下吸入罐中,此时要注意控制罐内液面高度,一般完全没过阀门铸件,如双偏心蝶阀铸件渗漏只出现在阀门底部,浸渗液只需没过渗漏部位即可,但不能超过罐内额定高度,避免浸渗剂进入真空泵或压力表中。罐内加压,压力控制在0.4MPa,保持压力20min,迫使浸渗液充分进入孔隙内部(见图2)。

图2 常见渗漏位置示意图

3.3、后处理

  清洗,阀门取出后,用清水将表面粘附的浸渗剂清洗干净,清洗时间不宜过长,防止孔隙中浸渗剂被洗出。

  固化,固化采用加热固化,吊装阀门到烘箱内加热至150℃,并保持30min,结束后吊出烘箱自然冷却即可。无机浸渗液的固化过程中加热速度不可过快,否则孔隙内浸渗剂会起泡溢出,影响浸渗效果。浸渗完成,按阀门压力试验要求对阀门进行压力试验。如还有微孔渗漏,可重复上述浸渗过程。

4、结语

  浸渗技术在欧美国家作为一种工艺手段而不是挽救措施,对于一些需要承受流体压力工件在加工前全部进行浸渗。浸渗技术在双偏心蝶阀铸铁件上应用后,阀门压力试验合格率由原来75%提高到90%,经两年多的浸渗件使用跟踪调查,未发现浸渗后的阀门有浸渗溶解、脱落,阀门重新出现渗漏现象。阀门性能良好,工作稳定。

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