鑄造件對帶壓開孔安全施工的影響

帶壓開孔機承壓部件與管道短節及閥門在帶壓開孔過程中，組成密閉的壓力容器。要求在能夠承受管道標準壓力及最大壓力時順利地進行管道開孔作業。這就要求帶壓開孔承壓部件至少要達到管道所要求的壓力。

管道帶壓開孔時，管道系統在標準壓力下，除閥門外，其余設備均不得使用鑄造部件來進行壓力管道的開孔作業。設備生產嚴格按照《先鋒管道設備生產規范》進行部件生產，嚴格檢查檢驗關鍵部件的承壓能力。鑄造件的內部金相復雜、氣孔排列不均衡外，其內部還存在著較為危險的鑄造應力影響部件的強度及承壓的穩定性。下面簡單地介紹一下鑄造應力的形成和造成的危害：

鑄造應力指的是鑄件在凝固和以后的冷卻過程中體積的變化不能自由的進行，于是在產生變形的同時還產生應力，這種應力稱為鑄造應力。

鑄造應力是在鑄件全部進入彈性狀態后，由于收縮受阻或收縮不同步而產生的彈性應力。鑄造應力削弱鑄件的結構強度，降低鑄件的承載能力。同時造成鑄件變形，甚至開裂，并引起機械加工后，在使用過程中尺寸發生變化，不能保證加工精度的可靠性和整機的精度。

帶壓開孔機的承壓部件如果使用鑄造件，其內部的鑄造應力大小無法測量，而且這種應力的變化在于向鑄件在不同的方向施加壓力時，內部的應力變化也不同。這是極不穩定而且不可控制的力量變化，在帶壓開孔設備的承重部件中應當嚴禁使用。

鑄造應力分為以下三種表現形式：

1.相變應力

相變應力是指在帶壓開孔機所用的鑄件在冷卻時發生相變，由于體積變化造成的內應力。對于鋼鐵材料，在彈性狀態溫度范圍內冷卻，相變造成體積膨賬。使鑄件厚壁部分受壓應力，薄壁部分受拉應力。但鑄件總是力圖通過變形來減緩其內應力。

因此，帶壓開孔機承壓部件如采用鑄造方法，則此鑄件常發生不同程度的變形。鑄件的變形往往使鑄件精度降低，嚴重時可以使設備在帶壓開孔工程施工中由于變形而引起斷軸或爆裂，造成設備報廢，甚至出現人員傷亡事故，應予防止。

2.熱應力

鑄件凝固末期即鑄件合金已搭結成枝晶網絡骨架開始及隨后的冷卻過程中，鑄件橫截面和厚薄不同之處由于存在著溫度差而產生的鑄造應力，稱之為熱應力。鑄件橫截面內外，厚薄不同之處冷卻速度有差異，致使有溫度差而導致固態收縮速率不致辭而相互制約，從而產生了熱應力。

3.機械應力

機械應力是鑄件在冷卻收縮時，受到鑄型或型芯的阻礙而引起的，這種應力是拉應力或切應力。當鑄件落砂、清理后，鑄件收縮的障礙去除，機械應力隨之消失。

如果鑄件的熔料質量較好，脆性較低，在鑄件內應力作用下會緩慢變型，如果鑄件的熔料較差，脆性較高，鑄造內應力超過金屬的強度極限時，鑄件便產生裂紋。設備生產嚴格按照《先鋒管道設備生產規范》進行部件生產，嚴格檢查檢驗關鍵部件的承壓能力。

消除應力的方法主要為加熱時效處理。將鑄件再次加熱到合金的彈塑性狀的溫度范圍，保持一段時間，待應力消失后，再緩慢冷卻至常溫?？刹捎靡韵路椒▉頊p小應力的影響，但可能無法完全消除：

1. 裝爐溫度和加熱速度。在裝爐和加熱過程中，鑄件各部分溫度升高不一致時，就會產生新的熱應力。如果薄的部分或外層溫度上升較快，而厚的部分或內層溫度上升較慢，則薄處或外層產生新的壓應力，而厚處或內層產生新的拉應力。這種新的應力與殘留熱應力方向一致。

為了防止因裝爐和加熱過程中產生過大的臨時熱應力而導致鑄件開裂，應限制裝爐溫度和加熱溫度，特別是對于殘留熱應力較大鑄件，裝入冷爐中。如果必須裝入熱爐中，在裝爐時應把鑄件薄壁部分放在爐溫較低處，把鑄件厚壁部分放在溫度較高處，以減小臨時熱應力。在某些情況下，即使鑄件各部分溫度上升比較均勻，也可能出現裂紋。 這是因為合金強度隨溫度上升而降低的速度大于應 力消失速度的緣故。

2. 時效溫度和保溫時間。時效溫度應在鑄鐵的彈塑性狀態溫度范圍內。溫度過高易發生滲碳體分解，降低鑄鐵的硬度和耐磨性；溫度過低則需延長保溫時間，使鑄件各部分溫度一致并消除殘留應力。

以上兩種方法均為部分帶壓開孔機承壓部件內部應力的方法，但卻無法完全消除。設備生產嚴格按照《先鋒管道設備生產規范》進行部件生產，嚴格檢查檢驗關鍵部件的承壓能力。如果要達到完全消除，則鑄件變形嚴重及尺寸無法保證能否繼續使用。而且這種消除應力的方法比其它鍛造和機加工方法制造出的帶壓開孔機承壓部件成本要高出1-2倍，并不經濟。如果其價格還要更低的話，那就根本沒有處理以上缺陷。并且伴隨著鑄造件的氣孔及夾渣等很多缺陷的產生，其質量也遠遠無法和鍛造機加工方法制造的帶壓開孔機承壓部件相比。

附件：鑄造碳鋼件檢測標準

GB/T 11352-2009 一般工程用鑄造碳鋼件

GB/T 31204-2014 熔模鑄造碳鋼件

JB/T 7710-2007 薄層碳氮共滲或薄層滲碳鋼件 顯微組織檢測

YC/T 10.6-2018 煙草機械 通用技術條件 第6部分：鑄造碳鋼件