浸渗技术在铸铁件阀门上的应用

    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

    2.1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。

图1 双偏心蝶阀铸铁件浸渗工艺流程图

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    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。