高温高压阀门铸件制造工艺及应用.docVIP

高温高压阀门铸件制造工艺及应用 １技术要求。 1.1ＣＦ８Ｃ化学成分及力学性能要求 CF8C化学成分要求及力学性能要求（ASTMA351）见表1、表2所示。 1.2金相检测。 逐件进行金相结构和侵蚀试验，试验按ASTM E381执行，夹杂物级别要求符合表3的要求；不允许有尺寸大于ASTME45标准中的2.5级的偏析和带状不均匀组织；铁素体含量4%~16%。 1.3晶间腐蚀检测。 逐件进行敏化态晶间侵蚀试验，试验方法和试验结果应符合ASTMA262E法的要求。 1.4无损检测 1.4.1射线探伤检测 逐件进行100%射线探伤检测，检测范围符合ASMEB16.34，检测方法按MSSSP54标准进行，检测结果应符合：气孔/缩孔，不小于2级；其他，不允许 表1 CF8C化学成分 C Si Mn S P Cr Ni Mo Nb ≤0.08 ≤2.00 ≤1.50 ≤0.015 ≤0.020 18.0~21.0 9.0~12.0 ≤0.50 8×C~1.00 表2 CF8C力学性能 Rm/MPa ReL/MPa ALo/% ≥485 ≥205 ≥30 表3夹杂物级别 硫化物（A） 硅酸盐(B) 氧化铝(C) 球化氧化物(D) 总级别数 ≤1.0级 ≤1.5级 ≤1.0级 ≤2级 ≤5级 注：Nb含量为C含量的1~8倍。 1.4.2液体渗透检测 逐件进行100%液体渗透检测，检测按ASTME165标准进行，检测结果应符合下列要求：①任何线性显示的缺陷长度不大于2mm；②单个圆形缺陷的尺寸不大于4mm；③密集缺陷（指尺寸小于0.5mm的集中缺陷）累积长度在任何100mm×100mm的面积中不大于2mm。 2制造工艺 加氢裂化装置阀门铸件虽在局部结构上存在着差异，但共同具备的结构特点是，外形呈三通管状，各管道中心线在同一平面上，管壁较厚且基本均匀，铸件材质一般为耐蚀不锈钢CF8C。我公司在研制阀门铸件的过程中积累了一些经验，文中将以典型的零件DN400-2500lb阀门的铸造为例加以分析阐述 2.1铸造工艺 2.1.1铸造工艺分析 DN400-2500lb阀门的结构见（图1）。该铸件毛坯重量为4300kg，外轮廓尺寸：1538mm×1310mm×840mm。铸件外形呈三通管状，各管分别为圆环形管道，各管道中心线在同一平面上，同一轴向的两个管道管口处有法兰，与其垂直方向的管道管口部位壁厚增大，各管口全部加工，管道主体壁厚为115mm，管壁较厚且基本均匀，管道相交处形成热节。 图1阀门铸件剖面结构图 该阀门铸件主体为圆环形管，具有圆环形铸件的共同特征，各管之间同心度难以保证，铸件壁厚公差较难控制，环形管道如何做到三个方向的管道同时补缩难度较大，所以在设计铸造工艺时需充分考虑这些因素。 2.1.2铸造工艺设计 （1）铸件收缩率的确定。该铸件选用的CF8C材质属于奥氏体不锈钢，在受阻收缩的请况下，结合铸件结构形状，铸件外腔缩尺采用2.0%，内腔缩尺采用1.5%。 （2）分型面选择。阀门要求各管道中心线在同一平面上，各环形管道补缩较困难，因此，以三个管口的中心所在平面为分型面，将铸件分为上下两半（图2）。 图2阀门铸件工艺结构图 分型面的选择经过阀门铸件各管口的中心，使分型面所在的平面为阀门铸件的最大截面，保证阀门铸件各管口轴向中心线在同一平面上，减少铸造砂芯的使用，减少了下芯合箱装配偏差，避免浇注后形成披缝，提高了阀门铸件各部位相对尺寸精度和表面质量，造型较方便简单。 （3）浇注系统设计。 阀门铸件浇注系统采用底注式浇注系统。底注式浇注系统内浇道基本上在淹没状态下工作，充型平稳，可避免金属液发生激溅、氧化及由此而形成的铸件缺陷；无论浇口比是多大，横浇道基本工作在充满状态下，有利阻渣，型腔内的气体容易顺序排出。 CF8C材质合金元素Cr含量较高。Cr熔点高，使钢液液相线温度上升，降低钢液流动性，浇注过程中易产生冷隔、表面皱皮等现象。Cr在钢液中易氧化形成氧化铬膜，充型紊乱时易产生氧化夹杂。浇注系统设置时应充分考虑以上因素，保证充型快速、平稳。 （a）浇注时间。根据铸件的液重可以按表4查出铸件的大致浇注时间，结合生产实际确定铸件的浇注时间。该阀门液重为9350kg，根据表4查出浇注时间在40~150s。为保证快速平稳充型，结合生产实际，浇注时间选择t=105s。 表4 铸钢件质量与浇注时间关系 质量/kg 浇注时间/s 500~1000 12~20 1000~3000 20~50 3000~5000 50~80 5000~10000 40~150 ≥10000 80~150 浇注时间的设置是否合适，可用浇注时钢液在型腔内