全焊接球阀制造及检验技术概述-浙江中诚阀门

    近年来，随着能源结构及能源区域重点的调整，我国石油、天然气管线取得了飞速的发展。在以西气东输一线、二线为代表的管线工程建设中，其开关调节阀门很多都是采用国际上成熟应用的全焊接球阀。由于国内近几年全焊接球阀的需求量很大，极大地推动了我国全焊接球阀技术的进步，同时由于我国的管路系统对压力、材料和环境的要求都比较高，因此也对全焊接球阀提出了更高的要求。目前长输管线对球阀的要求是：受力均匀、密封可靠、结构紧凑、重量轻、强度高等。

 本文通过对全焊接球阀的制造过程及焊接过程的介绍，以期为行业发展提供参考。

    1 全焊接球阀的结构和应用

    本文介绍的全焊接球阀采用球形单一焊缝，施焊采用全自动焊接工艺。该球阀具有受力均匀、密封可靠、结构紧凑、重量轻、强度高等特点，是技术性和经济性兼备的管线球阀，广泛应用于国内外，并打破了国内管线阀门以筒形制造为主的格局。

    1.1 球阀的结构设计

    本文所述的全焊接球阀结构如图1所示。这种球阀跟传统的三段式球阀最大的区别就是封闭球体的方式采用焊接方式。因此在焊接过程中内外衬都很重要。此外，球阀在管线上的安装也是采用焊接连接的方式。

图1 全焊接球阀

    阀座密封构造一般为二重密封，即上游和下游二重密封。阀座嵌入圈具有优良的耐腐性、耐磨性和良好的弹性，具有高度的密封性能。阀座的构造如图2所示。

图2 阀座的构造

    阀座二重密封构造的原理如下所述。

    （1）上游侧阀座的密封原理：因上游圧力，阀座受球挤压形成密封，如图3所示。阀座所受压力F上为：

图3 上游密封原理

    式中p——管内压力；

    Fs——弹簧力。

    （2）下游侧阀座的密封原理：阀座因阀体内的压力受球挤压形成密封，如图4所示。所受压力F下为：

图4 下游密封原理

    式中p——管内压力；

    Fs——弹簧力。

阀杆的密封采用抗旋转性强的G-T（氟化橡胶和聚四氟乙烯）密封圈，进行上下二重密封。二重密封圈之间可以注入紧急密封脂， 用以紧急修复。阀杆的密封结构如图5所示。

图5 阀杆密封结构

    1.2 球阀的使用和维护

    阀座一旦需要紧急修复，可以通过图6所示的方式对其进行修复，而不需要破坏焊接结构。阀体内部的零件（球、阀座圈等）产生的静电通过弹簧、垫圈向阀体放电。从操作性角度看，因有耳轴支撑，可以用较小的力进行操作。耳轴部采用摩擦阻力小的聚四氟乙烯轴承。阀座为浮动阀座，阀座受球挤压的力相对于流体压力来说，数值较小。    

图6 阀座紧急修复示意图    

    维护管理方面，球阀一般不需做维护和保养。中国供热信息网了解到万一密封部位发生泄漏，可注入密封脂进行紧急修复。阀座和阀杆密封的紧急修复，使用IKSS－3L密封脂。

    2 全焊接球阀的制造

    2.1 球阀主要构件的材料

    （1）阀体主要使用锻件；

    （2）球体主要使用表面处理后的锻件；

    （3）阀座圈使用18Cr-8Ni不锈钢锻件；

    （4）阀杆需要进行表面处理；

    （5）密封材料主要有丁腈橡胶和环氧氯丙烷橡胶。

    2.2 焊接材料及焊接工艺

    球阀的焊接过程全部使用全自动焊接。

    （1）阀体焊接

    GTAW（钨极气体保护焊） SAW（埋弧焊）

    （2）阀杆焊接

    GTAW（钨极气体保护焊） GMAW（熔化极气体保护焊）

    （3）接管焊接

    GTAW（钨极气体保护焊） SAW（埋弧焊）

    3 全焊接球阀的检测

    由于全焊接球阀的安装是直接焊接在管线上的，因此其需要进行的检测项目也与普通球阀有很大的区别。比较特殊的检测要求有如下几个方面。

    3.1 弯曲试验

    球阀的弯曲试验模拟管线在不同的沉降区域发生了管线挠曲，试验过程如图7所示。

图7 弯曲试验过程

    试验方法：（1）连接阀门，施加4200kN穖的弯矩，测量阀门和管道的应力。（2）