全焊接球閥作用近（jìn）年來能源結構及（jí）能源（yuán）區域重點的調整、我國石（shí）油、天然氣管線取得了飛速的發展的閥門使用（yòng）中一直有著良好的發揮。由於國內近幾年全焊接球閥的需求量很大，極大地推動了我國全（quán）焊接球閥技術（shù）的進步，同時由（yóu）於我國的管路係統對壓力、材料和環境的要求（qiú）都比較高，因此也對全焊接球閥提出了更高的要求。目前長輸管線對（duì）球閥（fá）的要求是：受（shòu）力均勻、密封可靠、結（jié）構緊湊、重量輕、強度高等等。

 

全焊接球閥概述

1、全焊接球閥結構和應用    
全焊接球閥采用球形單（dān）一焊縫，施焊采用全自動焊接工藝（yì）。使球閥具有（yǒu）受力均勻、密封可靠、結構緊湊、重量（liàng）輕、強度（dù）高等特點，是技術性和經濟性兼備的（de）管線球閥，廣泛應用於國內外，並打破了國內（nèi）管線閥門以筒形製造為主的格局。球形構造的全焊接球閥（fá）具有（yǒu）受（shòu）力均勻、結構緊湊、重量輕和強度高等優點。采用雙活塞效應（yīng）的閥座結構和特（tè）製的密封橡膠材料，能夠有效地增強密封的可靠性，確保球閥長達30年的使用壽命。通過閥門的一係列測試，可以保證閥門在特殊工況下的使用要求。

    1.1 球閥的結構設計（jì）

    全焊接球（qiú）閥結（jié）構如圖1所（suǒ）示。全（quán）焊接球（qiú）閥跟傳（chuán）統的三段式球閥zui大的區（qū）別就是封閉球體的方式采用焊接方式。因此在焊接過程中內外襯都很重要。此外，祺誠閥門全焊接球閥在管線上（shàng）的安裝也是采用焊（hàn）接連接的方（fāng）式（shì）。

圖1 全（quán）焊接球閥

    閥座密封構造一般為二重密封，即上遊和下遊二重（chóng）密封。閥座嵌入圈具有優良的耐腐性、耐磨性和良好的彈性，具有高度的密封性能。閥座的構造如圖2所示（shì）。

圖2 閥座的構造

    閥座二重密封（fēng）構造的原理如下所述。

    （1）上遊側閥座的密封原理：因上遊圧力，閥座受球擠壓（yā）形（xíng）成密封，如圖3所示。閥座所受壓力F_上為：

圖3 上遊密封原理

   式中p——管（guǎn）內壓力；

    F_s——彈簧力。

    （2）下遊（yóu）側閥座的密封原理：閥座（zuò）因閥體內的壓力受球擠壓形成密封，如圖4所示（shì）。所受壓力F為：

圖（tú）4 下（xià）遊密封（fēng）原（yuán）理

    式（shì）中p——管內壓（yā）力；

    F_s——彈簧力。

閥杆的密封采用抗（kàng）旋轉性強的G-T（氟化橡膠和聚四氟乙烯）密封圈，進行上下二重密封。二重密封圈之間可以注入緊急密封脂， 用以緊（jǐn）急修複（fù）。閥杆的密封結構（gòu）如圖5所示。

圖5 閥杆密封結（jié）構

    1.2 球閥的使用和維護

    閥座一旦需要緊急修複，可以（yǐ）通過圖6所示的方（fāng）式對其進行（háng）修複（fù），而不需要破壞焊接結構（gòu）。閥體內部的零件（球（qiú）、閥（fá）座圈等）產生的靜電通過彈簧、墊圈向閥體放電。從操作性角度看，因有耳（ěr）軸支撐，可以用較小的力（lì）進行（háng）操（cāo）作。耳軸部采用摩擦阻（zǔ）力（lì）小的聚四氟乙烯軸承。閥座為浮動（dòng）閥座，閥座受球擠壓的力相對於流體壓力來說，數值較小。    

圖6 閥座緊急修複示意（yì）圖    

    維護（hù）管（guǎn）理方麵（miàn），球閥一（yī）般不需做維護和保養。萬一密封部位發生泄漏，可注入密封脂進（jìn）行緊急修複。閥座（zuò）和閥杆密（mì）封的緊急修複，使用IKSS－3L密封脂。

    2 全焊接球（qiú）閥（fá）的製造

2.1 球閥主（zhǔ）要構件的（de）材料

（1）閥體（tǐ）主要使用（yòng）鍛件；

（2）球體主（zhǔ）要使（shǐ）用表麵處理後的鍛件；

（3）閥座圈（quān）使用18Cr-8Ni不鏽鋼鍛件；

（4）閥杆需要進（jìn）行表麵處理；

（5）密封材料主要有丁（dīng）腈橡膠和環氧氯丙（bǐng）烷橡膠。

2.2 焊接材料及焊（hàn）接工藝

球閥的焊接過程全部使用全自動焊接。

1）閥體焊接

GTAW（鎢極氣體（tǐ）保護焊）+SAW（埋弧焊）

（2）閥杆焊接（jiē）

GTAW（鎢極氣體保護焊）+GMAW（熔化極（jí）氣體（tǐ）保護焊）

（3）接管焊接

GTAW（鎢（wū）極氣體保護焊）+SAW（埋弧焊）

3 全焊接球閥（fá）的檢測

    由於全焊接（jiē）球（qiú）閥的（de）安裝是直接焊接在管線上的，因此其（qí）需要（yào）進行的檢測項目也與（yǔ）普通球閥有很大的區（qū）別。比較特殊的（de）檢測要求有如下幾個方麵。

3.1 彎曲（qǔ）試驗（yàn）

球閥的彎曲試驗模擬管線在不同的沉降區域發生（shēng）了管線撓曲，試驗過程如圖7所示。

圖7 彎曲試驗過程

    試（shì）驗方法：（1）連接閥門，施加4200kN·m的彎矩，測量閥門和管道的應（yīng）力。（2）在空氣介質公稱工作壓（yā）力下測試（shì）閥門的密封性能。（3）測量閥門的開（kāi）啟和關閉扭矩。

    試驗（yàn）合格判定依據：（1）閥門各部位的應力在（zài）屈服強度以下。 （2） 無外部泄漏、閥座泄漏（lòu）。（3）操作扭矩無異常。

3.2 閥門拉（lā）伸和壓縮試驗

    閥門拉伸和壓縮試驗過程如圖（tú）8所示。

圖8 閥門拉伸和壓縮試驗過程（chéng）

    試驗（yàn）方法：（1）連接閥門的配管加載19900kN的拉力和壓縮力（lì）。（2）施加0.4～0.7MPa的氣壓，進行外部泄漏、閥座泄漏、扭矩測量試驗。（3）測量閥門及袖（xiù）管的（de）應力。

    試驗合格判定依據：（1）閥門各部位的應力在屈服強度（dù）以下。  （2）無外部泄漏、閥座泄漏。（3）操作扭矩無異常。

    3.3 衝刷試驗

    衝刷試驗是模擬油氣運輸過程的一個測（cè）試。試驗過（guò）程如圖9所示。

圖9 衝刷試驗現場 

    試驗方（fāng）法：（1） 在衝刷試驗裝（zhuāng）置（zhì）的配管中注入公稱工（gōng）作壓力的氮氣。（2）打開閥（fá）門，讓（ràng）流體通過衝刷閥座。  （3）檢查（chá）閥座有無異常（cháng）。

    試驗合格判定依據：   （1）閥（fá）座未（wèi）發現異常。（2）閥座的密封性能無異常。

    3.4 反複加壓操作試驗

    反複加壓操（cāo）作試驗主要模擬實（shí）際操作過程中閥（fá）門的運（yùn）作（zuò）狀況（kuàng）及耐用性。

    試驗方法（fǎ）：（1） 先將閥門關閉， 對閥座施加（jiā）公稱工作壓（yā）力的氣壓，然後將閥門全開。如此反複操作，重複200次。（2）在0.4～0.7MPa及（jí）公稱工作壓力的氣壓下檢查閥座有無泄漏。

    試驗合格判定依據： （1）閥座未發現泄漏。（2）閥門的閥座無異常（cháng）。

    3.5 低溫反複操作試驗

    低溫反複操作試驗模擬我（wǒ）國（guó）西北和東北地（dì）區在冬天的（de）極寒（hán）情況下閥門的操作狀況。

    試驗方法：（1）將球閥冷卻至-45℃，重複開關200次。  （2）重（chóng）複開關（guān）後，在0.4～0.7MPa及公稱工作壓力氣壓下檢查閥座有無泄漏。

    試驗合格判定依據： （1）閥座未發現泄漏。（2）閥門的閥座無異常。

    3.6 異物咬合試驗

    異物咬合試驗模擬油氣（qì）運（yùn）輸過程中（zhōng）內部有雜物的（de）情況，要求在雜物進入球閥內的情況下，球閥仍（réng）能正常動作。

    試驗方法：（1）將不同目數的沙（shā）子、鐵（tiě）鏽、氧化皮各100mL放在閥座和球（qiú）的接觸處（chù）。（2）進行250次開關。（3）每開關50次，在0.6MPa及7MPa氣壓下檢查閥座有無泄漏。   （4）在閥（fá）座部位注入密封脂，進行緊急修複試驗。

    試驗合格判定依據：（1）開（kāi）關150次，閥（fá）座無泄漏。  （2）開關200次，小於（yú）180mL/min的泄漏。  （3）開關250次，小於625mL/min的泄漏（lòu）。（4）在閥座部位注入密封脂後閥（fá）座無泄漏。（5）操作扭矩無變動，操作情況（kuàng）良（liáng）好。

    3.7 吹垢試驗

    試驗方法：（1）將閥門關（guān）閉，在閥座前方放置1L的異物， 在放置異物側施加（jiā）7MPa的（de）氣壓，閥門開放（fàng）16%，把異物吹入閥座。（2）在0.6MPa及7MPa的氣壓下，進行閥座泄漏試驗（yàn）。

    試驗合格（gé）判定依據：閥座無泄漏，操作（zuò）扭矩無異常。

    3.8 抗震試驗

    模（mó）擬地（dì）震（zhèn），在振動試驗台上，使（shǐ）用不同的載荷（hé）和（hé）不同的振幅、振動頻率，對（duì）球閥進行抗震試驗測試。

    試驗方（fāng）法：（1）對加長杆加載，相當於地（dì）基滑坡時產生的土壓彎（wān）曲載荷。（2）測量閥門及（jí）加長杆部位的應（yīng）力。（3）在圧力11.3MPa下進行密封試（shì）驗。（4）進行操作扭矩試驗。

    試驗合格判定依據：（1）各部位的應力在屈服強度以下。（2）閥門無泄漏，無異常。（3）操作扭矩無異常。