【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的閥體鑄造質量缺陷的問題，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量缺陷的處理給出了指導性意見。
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劃“二庫五級”開發方案中的第三級梯級電站。引水系統由有壓引水隧洞、阻抗式調壓室、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，加權平均水頭233.8m，額定水頭220m，總裝機容量3×120MW。
每臺水輪發電機組前裝設一臺公稱通徑為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**的進水球閥，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，出廠前在工廠內進行預組裝和水壓試驗，然后分解運輸至工地，工地現場進行正式組裝和二次水壓試驗。進水球閥主要技術參數見表1。
表1 進水球閥主要技術參數
2.鑄造質量缺陷分析
進水球閥采購合同規定，球閥出廠前須在廠內進行預裝并進行強度試驗、滲漏試驗和動作試驗。廠內進行耐壓試驗時，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，試驗持續時間為10min，受壓部件不得產生有害的**變形及滲漏等異常現象。空氣閥應在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，業主單位、駐廠監造、設計單位和設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，左閥體發現殼體滲水現象。經驗收組查閱技術資料，發現鑄件未按合同要求進行****的UT探傷，殼體強度試驗時出現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，按照承壓鑄件技術要求以及進水閥技術規范的要求對缺陷性質、范圍進行量化判斷和分析，該缺陷性質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
根據我國鑄件制造廠多年來對鑄件鑄造缺陷處理的經驗、教訓與總結，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、保溫棉對補焊區域進行保溫退火。
（6）打磨補焊區域，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.缺陷處理結果及建議
前述的球閥閥體鑄造缺陷處理方案在技術上和經濟上均可行。經過嚴格的廠內缺陷處理并經過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，試驗持續時間為10min，進水球閥受壓部件未發現產生有害的**變形及滲漏等異常現象，說明3號球閥鑄造質量缺陷處理取得了成功。
本電站進水球閥閥體鑄造質量缺陷是通過廠內驗收試驗發現，經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，一旦發生事故將對電站產生重大威脅，因此，對球閥的制造質量需要引起高度重視，應進行嚴格的質量控制，杜絕制造質量缺陷的發生。主要建議有：
（1）進水球閥供應商應當選擇有相應資質廠家，并督促其進行嚴格的質量控制。
（2）設置球閥駐廠監造，對閥門生產過程進行嚴格監督管理。
（3）閥體鑄件的分包商應當選擇具有相應資質的廠家，并報送業主審批，業主書面確認后方可進行分包。
（4）閥體鑄件必須進行****的UT探傷，對有懷疑的地方應當進行射線探傷進行確認。
（5）嚴格按照國家規范和合同相關要求進行球閥強度試驗、密封試驗和動作試驗。
5.結束語
在球閥的制造和驗收過程中，應當特別注意閥體鑄件的質量，結合無損探傷技術與球閥出廠驗收試驗，檢查球閥的制造質量，對保證設備質量是十分重要的。尤其對于大型球閥應當特別注意質量控制，防止球閥先天不足，以免威脅水電站的長期安全穩定運行。
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資訊來源：無錫科萊恩流體控制設備有限公司
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