大型特高压电瓷绝缘子成型先进工艺规范

1大型特高压电瓷绝缘子成型先进工艺规范本文件规定了大型特高压电瓷绝缘子成型先进工艺的总体要求、原料要求、成型设备与工装、成型工艺、质量检验。本文件适用于盘形悬式、棒形支柱、空心瓷套等大型特高压电瓷绝缘子的等静压成型、滚压成型、注浆成型等先进工艺。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T772高压绝缘子瓷件技术条件GB/T8411.3陶瓷和玻璃绝缘材料第3部分：材料性能GB8978污水综合排放标准GB12348工业企业厂界环境噪声排放标准GB18599一般工业固体废物贮存和填埋污染控制标准GB25464陶瓷工业污染物排放标准3术语和定义GB/T772界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1大型特高压电瓷绝缘子largeultrahighvoltageporcelaininsulator额定电压≥1000kV交流或±800kV直流，结构尺寸超过盘径≥550mm、高度≥2000mm、单重≥500kg的电瓷绝缘子制品。3.2等静压成型isostaticpressingforming利用高压介质（液体或气体）对模具内的坯料施加各向均等压力，使坯料致密化成型的工艺方法，本文件特指冷等静压成型，压力范围100MPa～300MPa。3.3滚压成型jolt-rollingforming采用滚压头对模具内的泥料进行滚压、延展、致密化的成型方法，适用于盘形悬式绝缘子伞盘与钢脚胶装部位的一体化成型。3.4注浆成型slipcasting2将制备好的陶瓷浆料注入多孔模具（石膏模利用模具的毛细吸水作用使浆料在模壁上固化成坯的成型方法，适用于空心瓷套等复杂型腔绝缘子制品。3.5坯体致密度greenbodydensity成型后未烧结坯体的质量与体积之比，单位为g/cm3，是衡量成型工艺质量的核心指标。4总体要求工艺总体要求如下：a）生产环境应保持清洁，原料存放区、成型车间、干燥室、窑炉周边应定置管理，防止杂质混入；b）工艺用水应符合工艺要求，pH值宜为6.5～7.5，硬度（以CaCO3计）应小于100mg/L；c）生产过程中产生的废水、废气、噪声排放应符合GB8978、GB25464和GB12348的规定；d）应建立从原料入厂到成品出厂的全过程可追溯的质量控制体系；e）应采用自动化、智能化程度高的先进成型及配套设备，确保工艺参数稳定可控；f）设备操作人员应经专业培训，持证上岗，操作等静压机时应佩戴防护面罩、防压手套；g）等静压机应设置超压保护装置，压力超过额定值10%时自动泄压；h）设备运行区域设置安全警示标识，禁止非操作人员进入。5原料要求5.1陶瓷原料主要原料（石英、长石、粘土等）的化学组分要求见表1。表1主要原料化学组成要求（质量分数，%）原料名称SiO2Al2O3Fe2O3TiO2CaO+MgOK2O+Na2O灼减石英≥98.5≤0.5≤0.05-≤0.3-≤0.5钾长石64～6818～20≤0.2-≤1.011～14≤0.5高岭土45～5035～40≤0.8≤0.6≤0.5≤0.512～15塑性粘土55～6525～30≤1.2≤0.8≤1.0≤1.56～105.2辅助原料辅助原料应满足以下要求：a）粘结剂：采用聚乙烯醇（PVA）水溶液，浓度为8%～12%，添加量为坯料质量的1.5%～2.5%，应使用工业级PVA，醇解度≥88%；b）减水剂：采用聚羧酸系减水剂，添加量为坯料质量的0.2%～0.5%，pH值为7～9，减水率≥25%；c）脱模剂：等静压成型用硅油脱模剂，粘度为50mPa・s～100mPa・s；滚压成型用硬脂酸锌脱模剂，纯度≥98%。6成型设备与工装6.1设备要求成型设备应满足自动化控制要求，关键参数精度符合表2规定。3表2成型设备技术参数要求设备类型关键参数技术要求冷等静压机额定压力300MPa，精度±2MPa升压速率5MPa/min～15MPa/min，可调节保压时间0～60min，定时精度±1min数控滚压成型机滚压头转速50r/min～200r/min，无级调速滚压压力0～50kN，精度±0.5kN模具转速30r/min～100r/min，无级调速全自动注浆成型线浆料压力0.1MPa～0.5MPa，精度±0.01MPa模具温度25℃~40℃,精度±1℃脱模时间可程序化控制，精度±5s6.2工装模具应满足以下要求：a）等静压模具：采用聚氨酯弹性模具，邵氏硬度为85～95，壁厚15mm～25mm，模具尺寸公差≤±0.5mm，使用寿命≥500次；b）滚压模具：采用铸铁模具，表面粗糙度Ra≤0.8μm，尺寸公差≤±0.3mm，应进行氮化处理，氮化层厚度≥0.1mm；c）注浆模具：采用石膏模具，气孔率为35%～45%，抗压强度≥15MPa，使用寿命≥30次。6.3设备维护设备应建立维护台账，冷等静压机液压油每6个月更换一次，过滤精度≤10μm；模具使用后应清洁、干燥、涂脱模剂，存放于干燥通风环境，湿度≤60%。7成型工艺7.1工艺准备7.1.1坯料制备陶瓷原料经破碎、球磨、过筛（180目筛余≤0.5%）、除铁（磁场强度≥12000GS），制备成含水率为8%～12%的泥料（等静压用）或含水率为28%～35%的浆料（注浆用），泥料应陈腐2h以上，陈腐温度为20℃~25℃,湿度为70%～80%。7.1.2模具准备模具应预热至20℃~25℃,表面均匀涂抹脱模剂，涂层厚度≤0.05mm。7.1.3成型方法选择宜根据不同制品需求选择不同的成型方法：a）大型实心或厚壁制品（如棒形支柱绝缘子元部件）宜采用等静压成型工艺；4b）大型空心制品（如套管芯体、盘形悬式绝缘子）宜采用滚压成形或等静压成型工艺；c）异形或结构复杂部件可采用注浆成型工艺。7.2等静压成型工艺7.2.1装料将陈腐后的泥料装入弹性模具，装料密实度≥85%，避免气泡混入。7.2.2密封模具封口采用热合密封，密封强度≥5MPa，防止高压介质渗入。7.2.3升压与保压升压速率设置为10MPa/min，升压至180MPa～250MPa，具体压力根据坯体尺寸调整（棒径≥300mm时取250MPa）；保压时间为20min～40min，坯体高度≥2000mm时取40min。7.2.4泄压泄压速率≤5MPa/min，避免坯体开裂。7.2.5脱模采用液压脱模装置，脱模压力≤10kN，坯体脱模后放置于专用托架，防止变形。7.2.6工艺参数验证成型后坯体致密度应≥1.8g/cm³,尺寸偏差≤±1.0mm。7.3滚压成型工艺7.3.1泥料投放将含水率为18%～22%的泥料投入旋转模具，泥料质量误差≤±50g。7.3.2滚压参数设置应满足以下要求：a）模具转速设置为60r/min～80r/min，滚压头转速为模具转速的1.2～1.5倍；b）滚压压力宜根据伞盘尺寸调整，盘径550mm～600mm时取20kN～30kN，盘径＞600mm时取30kN～40kN；c）滚压时间为3min～5min，确保坯体表面光滑、无分层。7.3.3修坯滚压成型后采用数控修坯机修坯，修坯余量为2mm～5mm，修坯后坯体表面粗糙度Ra≤3.2μm。7.3.4干燥修坯后坯体放入干燥窑，采用阶梯式干燥制度，25℃（2h）→40℃（4h）→60℃（6h），干燥后坯体含水率≤2.0%。7.4注浆成型工艺7.4.1浆料调整注浆前浆料应搅拌均匀，粘度调整为1000mPa・s～2000mPa・s，pH值为8～9。7.4.2注浆操作应按照以下步骤进行：a）模具预热至30℃~35℃,浆料压力设置为0.2MPa～0.3MPa，注浆时间宜根据瓷套壁厚调整，壁厚20mm～30mm时取30min～40min；b）当坯体达到预设厚度时，排出多余浆料，进行空浆阶段，时间为10min～15min，确保坯体壁厚均匀。7.4.3脱模时机当坯体强度达到0.5MPa～1.0MPa时脱模，脱模过早易开裂，过晚易粘模。7.4.4坯体处理脱模后坯体放置于恒温恒湿环境（温度25℃,湿度60%）养护24h，养护后坯体垂直度偏差≤0.5mm/m。7.5成型后坯体转运与存放坯体转运应使用专用夹具，避免磕碰、挤压，转运过程中振动加速度≤0.5g。坯体应存放于专用货架，货架间距≥200mm，存放环境温度为20℃~25℃,湿度为50%～60%，避免阳光直射。8质量检验8.1检验项目与要求成型坯体的质量检验应符合表3的规定。表3成型坯体质量检验项目与要求检验项目技术要求检验方法检验频次外观质量无裂纹、分层、气泡、缺角，表面光滑目视法，采用自然光或40W荧光灯照射逐件检验尺寸偏差符合设计图纸要求，偏差≤±1.0mm采用钢卷尺、游标卡尺、水平仪不少于5件坯体致密度≥1.8g/cm3（等静压）排水法每批次抽检5件≥1.7g/cm3（滚压）≥1.6g/cm3（注浆）含水率≤2.0%烘干法，温度105℃±5℃,烘干至恒重每批次抽检5件垂直度偏差≤0.5mm/m水平仪配合线坠测量逐件检验（空心瓷套）注：每批次指采用同一批原材料、同一套成型工艺参数、同一台成型设