水电站大型阀体铸造质量缺陷处理

[摘 要]水电工程建设作为民生工程建设中的重要组成部分，在国家的电力发展中起到了十分重要的作用，而在水电站建设中进水球球阀在大型水电站发电系统中起到至关重要的作用。本文主要通过对水电站大型阀体的综述，探讨水电阀体在铸造过程中出现的质量问题，并同时给出处理方案，以便于提高铸造水电阀体的质量。

[关键词]水电站大型阀体；阀体铸造；质量缺陷处理方案；

中图分类号：TU549 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）45-0390-02

前言：近些年来，在全球经济一体化的世界背景下，人们的生活在飞速发展的科技以及工业生产的带动下日新月异，生活质量也得到了显著的提升，在这种情况下，国家对于民生工程的建设更是刻不容缓，而作为民生建设中最为重要的水利水电工程建设将长期是我国总体民生建设中的重点建设对象，随着近些年来科技的发展，水电站建设的科技含量越来越高，但是与此同时作为水电站发电系统中重要的大型阀体的铸造质量却出现了一定的问题，对水电站的投入使用造成了极大的影响，因此如何改善阀体的铸造缺陷问题成为了水电建设过程中的难点。

1 水电站大型阀体的综述

我国的水资源相对丰富，江河湖海众多，因此自古以来水患便是影响人们日常生活的天灾之一，而历任国家领导人同样一直将水利工程建设作为必不可少的民生建设，随着经济的发展，科技和工业进入了发展的高峰期，而在此期间可再生资源概念的提出，使得水利工程在调节防洪抗旱的同时又起到水力发电的性能。阀体的概念于上个世纪50年代被第一次提出，并且随着时间的推移，全球水电站阀体的使用量随着水电电力的发展逐年提升，同时阀体应用的领域也越来越广泛，这主要是由于相对其他的部件，球阀具有更为灵活的旋转操作，而球阀阀体被应用于水电站的时间相对较短，水电站中大型阀体不仅具有之前的阀体对水的分流、切断以及改变流动方向的特点，同样在操作过程中所作的功极小，很好密封性以及耐磨等优点，促使大型球阀在水电站中的应用十分频繁，能够更好的对水利进行分配，保证水电站防洪抗旱作用的同时提高水力发电的效率，但是由于阀体的使用要求较高导致在铸造过程中产生了一定的质量缺陷问题。

2 大型球阀阀体的铸造质量问题分析

球阀自上个世纪五十年代问世以来，便在飞速发展的科技的带领下迅速的席卷了全球绝大多数的行业，更以其远超其他阀体的优良特性在工业建设中占据了一定的位置，更由于其优良的切断、分流以及封闭性使得球阀逐渐成为了水电站建设中重要的组成部分，但是随着大型球阀阀体的广泛应用，对于其性能的要求也越来越高，高标准的要求下，导致了球阀的铸造质量出现了一定的问题，包括常见的裂纹、局部缩松等铸造MT、PT、UT探伤检测缺陷，严重影响了球阀的广泛使用（图1）。

2.1 鑄造工艺问题

目前的水电站大型球阀之所以存在质量问题，主要一部分原因是由于铸造工艺问题，而在铸造工艺上又可以具体的分为两个小方面，一方面是由于技术水平有限，目前的工艺水平并不能达到所要求的球阀阀体所使用的性能要求，导致在实际使用时，球阀的使用效果不如预期；而另一方面则是由于操作问题，在铸造时，由于工艺设计不当造成球阀的冒口无法顺序凝固，从而导致阀体出现类似于天龙湖电站的阀体质量问题，而冒口及外冷铁设计出现偏差，就会导致球阀阀体组织精密度不够，影响球阀阀体承受的水压能力，球阀阀体的使用达不到要求，进而影响水电站的使用。

2.2 数值模拟问题

随着科技的发展，计算机技术的使用范围越来越广，而数值模拟随着时间的发展所使用的范围越来越广，同时也减少了绝大多数问题的出现，而由于对球阀的要求精度一般都十分高，其中水电站大型球阀的精度相对于绝大多数领域的球阀所需要的精度更高，这也导致在实际制造之前必须进行数值模拟以确定设计的各工艺参数是否正确，但是目前由于计算机技术的发展水平有限，以及各模拟软件算法的问题导致实际与数值模拟的参数之间的误差相对较大，严重影响球阀的模拟结果。

2.3 其他生产问题

除却由于铸造工艺问题以及数值模拟所导致的球阀的铸造质量出现问题以外，在铸造球阀的过程中还存在其他的生产问题，比如材料的选取问题导致球阀冶炼钢水中产生夹杂，合箱过程中尺寸不准等生产问题导致球阀在使用时出现问题，影响水电站的使用，进而造成大量的损失。

3 处理进水球阀阀体铸造质量缺陷的措施

水电阀体作为这半个世纪以来应用最为广泛的一个重要铸造零件，球阀在水电站的建设中占据着十分重要的位置，其铸造质量水平的高低严重影响水电行业的正常发展，为了更好的使水电站发挥作用，解决球阀阀体的铸造质量的缺陷问题是势在必行的。

3.1 解决铸造工艺问题

铸造工艺的水平是影响进水球阀阀体铸造质量的关键，因此，为了更好的处理大型进水球阀阀体的质量缺陷问题，必须解决铸造工艺问题。一方面需要相关的科技技术人才继续研发相关的铸造工艺，以便于将球阀的尺寸精度误差最大限度的减小，而另一方面则需要铸造人员保持耐心以及专研的态度，准确的设计工艺，保证冒口能够正常的凝固收缩，最达限度的保证球阀紧密的晶体组织，承受足够的水压；为了最大限度的提高铸造工艺水平应该在高校设立相应的科研团队，利用高校的教育及科研资源，研究相应的优化铸造工艺方案及热处理方案，以便于提高球阀的理化性能指标，进而确保水电站的发电运行（图2）。

3.2 改善数值模拟

数值模拟作为保证球阀进行铸造生产之前工艺设计的一个重要环节，对球阀的正常生产具有指导作用，毕竟铸造车间的工人知识水平不高，在铸造生产过程中工人只能根据工艺设计图进行生产，因此改善数值模拟问题对改变球阀的质量缺陷问题是十分重要的，这同样需要相应的软件技术支撑，改进数值模拟的算法，使得模拟结果精度更高，验证球阀的设计参数，从而使得球阀能更好出产，提高相应的计算机技术，以保证数值模拟能够及时准确的反映出设计的成果，对优化球阀的铸造工艺起到决定性的指导作用（图3）。

3.3 改善铸造质量缺陷

由于在实际生产过程中总会出现各种突发性事件，因此为了能最大限度的改善球阀铸造质量缺陷问题，工作人员必须在生产过程中投入十二分的耐心以及细心，工艺设计人员要选择合格的铸造辅助材料生产球阀，并且在出厂前进行严格的理化指标实验，做到所售出的球阀完全达到行业标准，进而优化水电站的发电能力。

4 解决大型球阀阀体铸造质量缺陷的社会意义

自能源危机突然爆发以来，世界能源的储存量就在急剧下降，与此同时人们对能源，尤其是可再生资源的需求量正在逐日增加，导致如水电、风电等可再生资源重复利用的大型设施被集中利用、建造起来，再加上自然环境被破坏，导致了水患的发生率加剧，而水利工程致力于解决上述问题，再加上其能够发挥发电的功能，所以发电站的建立已刻不容缓，进水球阀在水电站的使用过程中起到不可估量的重要作用，因此解决大型球阀阀体铸造质量缺陷具有十分重要的社会意义。

结语

综上所述，随着科技以及工业水平的提升，人们的生活水平得到了一定的提高，民生建设的前景也越来越明朗，而阀体便抓住了当前科技发展的机遇得到了广泛的运用，随着时间的推移，球阀阀体在各行各业逐渐起到了不可忽视的重要作用，而在水电站发电过程中，球阀以其优异的使用性能，得到水力发电站发电性能的广泛认可，因此及时改善球阀铸造缺陷的问题具有十分重要的作用。