球墨铸铁阀门产品检测及采购注意事项

球墨铸铁阀门产品检测及采购注意事项

曹克龙

安徽国家铜铅锌及制品质量监督检验中心244000

一、球墨铸铁简述

作为钢的替代品，1949年人类开发了球墨铸铁。铸钢含碳量少于0.3%，而铸铁和球墨铸铁含炭量量则至少为3%。铸钢中的低含碳量使得作为游离石墨存在的碳不会形成结构薄片。铸铁内的碳天然形式是游离石墨薄片形式。在球墨铸铁内，这种石墨薄片通过特殊的处理方法变化成微小的球体。这种改进后的球体使得使得球墨铸铁比铸铁和钢相比具有更加优异的物理性能。正是这种碳的球状微观结构，使得球墨铸铁具有更加良好的展延性和抗冲击性，而铸铁内部的薄片形式导致铸铁没有展延性。通过铁素体基体可获得最佳的展延性，因此，球墨铸铁的压力负载部件都经过铁素体化退火周期的工艺处理后，球墨铸铁内部的球状结构也能够消除铸铁内部的薄片石墨容易产生的裂缝现象。在球墨铸铁的微观照片中，可以看见裂缝游行到石墨球后终止。在球墨铸铁行业内，这些石墨球称为“裂缝终结者”，因为它们具有阻止断裂的能力。

与铸铁相比，球墨铸铁在强度方面具有绝对的优势。球墨铸铁的抗拉强度是60k，而铸铁的抗拉强度只有31k。球墨铸铁的屈服强度是40k，而铸铁并没有显示出屈服强度，并且最终出现断裂。球墨铸铁的强度-成本比远远优于铸铁。球墨铸铁的强度和铸钢的强度是可比的。球墨铸铁具有更高的屈服强度，其屈服强度最低为40k，而铸钢的屈服强度只有36k。在大部分市政应用领域，如：水、盐水、蒸汽等，球墨铸铁的耐腐蚀性和抗氧化性都超过铸钢。由于球墨铸铁的球状石墨微观结构，在减弱振动能力方面，球墨铸铁优于铸钢，因此更加有利于降低应力。选择球墨铸铁的一个重要的原因，在于球墨铸铁比铸钢成本低。球墨铸铁的低成本使得这种材料更加受欢迎，铸造效率更高，也较少了球墨铸铁的机加工成本。

与灰铸铁相比，球墨铸铁是在于熔炼过程中加入一定量的球化剂处理，常用球化剂有镁、铈、钇等，这也使得石墨以球状存在，因而力学性能明显提高。球墨铸铁与灰铸铁焊接性有一些相同的特点，但又具备自身的一些特性。这主要表现为两方面：一与灰铸铁相比球墨铸铁的白口化倾向及淬硬倾向更大。因为球墨铸铁添加的球化剂会阻碍石墨化进程，提高淬硬临界冷却速度，所以在球墨铸铁焊接时，当焊缝材料为铸铁时，奥氏体区更易出现马氏体组织，熔合区更易形成白口；二因为与灰铸铁相比球墨铸铁具有更高的强度、塑性与韧性，故相应要求其焊缝及焊接接头也要具有更高的强度、塑性与韧性与墨铸铁母材相匹配。

二、球墨铸铁阀门产品检测及采购注意事项

（一）产品检测

阀门是流体输送系统中的控制部件，具有截止、调节、导流、防止逆流、稳压、分流或溢流泄压等功能。近几年，不管是南水北调，还是城乡供水管网改造，阀门已经在此类工程中扮演了重要的角色；是国家基础设施建设中使用最广泛、型号类别最多的产品之一。随着技术的进步和城市化进程的加快，各种新型阀门应运而生。客户对阀门产品质量的要求也越来越高。阀门产品质量检测也成为了采购方和供应方的争论焦点。球墨铸铁阀门在有腐蚀性的弱酸性介质工作时，为了提高其耐蚀性，需要在和液体接触的内部涂装耐蚀涂层，但是，在闸阀的滑动工作表面上不能涂装，需要采取堆焊一层耐腐蚀不锈钢层，以有效地提高阀门工作表面的耐蚀性。然而，由于铸铁是一种塑性很差的脆性材料，其焊接性能很差，极易产生焊接裂纹。因此，在阀门工作面上堆焊不锈钢耐蚀层时，常常在焊接热影响区和过渡层中出现裂纹而导致堆焊层报废，并且，铸铁的含碳量高，还容易在堆焊层出现硬质相难以加工的现象。因此，必须要重视和加强对球墨铸铁阀门产品的检测，以确保其质量。

（二）注意事项

供水管网使用的承压阀门，其壁厚和所使用的材质直接影响阀门的使用寿命。阀门的壁厚必须满足最小壁厚要求，当然材质不同，壁厚允许有一定的差异。有些阀门产品国家标准对不同材质阀门的壁厚算法，没有给出一个确定的公式，比如《铁制旋启式止回阀》GB/T13932-2016表3中有一句话“表中壁厚数值仅适用于灰铸铁HT250，球墨铸铁QT450-10，对其他牌号的材料需另行计算。”，计算公式未给出，无参考数据。如果供货方提供的是QT500-7的阀门，最小壁厚项目则无法判定是否合格。壁厚检测很直观，用相关量具简单测量即可得出检测结果，对于阀门材质则需要进一步的加工制样，才能知道其材料是否满足标准或者标书要求。根据《通用阀门球墨铸铁技术条件》GB/T12227-2005中表1要求，只有单铸试样才有球化等级要求，但是采购方在送检阀门的时候，阀门都已成型，只能在本体上取样检测，本体球化等级又没具体要求，无法按标准判定是否合格。球墨铸铁材质的牌号也只能通过力学性能中的抗拉强度和延伸率的检测数据来区别，这就涉及在阀门本体上取样检测的问题。根据《通用阀门球墨铸铁技术条件》GB/T12227-2005中第4.1.1条规定，试样的制备按《球墨铸铁件》GB/T1348-2009的规定。该规定中制样的尺寸须按照图5及表8的要求进行，大口径阀门能满足这种取样要求，但是对于DN150以下的小口径阀门，且因为阀门表面凹凸不平，按此标准取样实属困难，因为阀门壳体是整体铸造，所以一般在法兰位置取样，一边取一个样柱。将表面的涂层打磨干净，然后用线切割机用预先编辑好的程序，将圆柱形试样（直径5mm）切割下来，试样满足《球墨铸铁件》GB/T1348-2009中第9.1条规定即可进行试验。因为Rm（抗拉强度）=F（最大力）/S（试样截面积），抗拉强度和夹持端没有关联，标准中规定的哑铃状试样只是确保让试样断裂在标距以内，试验过程中夹持力很关键，夹送了容易打滑；夹紧了试样容易断裂在夹持端。所以必须确保试样断裂在标距L0部位，断裂在夹持端的数据不可采纳。

三、结语

综上所述，采购方在采购阀门产品的时候，不仅要依靠相关产品标准，在产品标准中规定不明确的地方，应该在标书中给出具体描述，比如：本体球化等级的取样位置及其球化要求、力学性能取样位置、球铁化学成分五大元素（C、Si、Mn、P、S）的取样位置、具体判定数据和检测方法等等。这样才能做好验货把关工作，做到有理可依。