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全焊接球閥工藝技術(shù)及產(chǎn)品概述
作者: 來(lái)源: 發(fā)布于:2019-11-27 9:29:12

全焊接球閥作用近年來(lái)能源結(jié)構(gòu)及能源區(qū)域重點(diǎn)的調(diào)整、我國(guó)石油、天然氣管線(xiàn)取得了飛速的發(fā)展的閥門(mén)使用中一直有著良好的發(fā)揮。由于國(guó)內(nèi)近幾年全焊接球閥的需求量很大,極大地推動(dòng)了我國(guó)全焊接球閥技術(shù)的進(jìn)步,同時(shí)由于我國(guó)的管路系統(tǒng)對(duì)壓力、材料和環(huán)境的要求都比較高,因此也對(duì)全焊接球閥提出了更高的要求。目前長(zhǎng)輸管線(xiàn)對(duì)球閥的要求是:受力均勻、密封可靠、結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、強(qiáng)度高等等。

 

全焊接球閥概述


1全焊接球閥結(jié)構(gòu)和應(yīng)用    
全焊接球閥采用球形單一焊縫,施焊采用全自動(dòng)焊接工藝。使球閥具有受力均勻、密封可靠、結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、強(qiáng)度高等特點(diǎn),是技術(shù)性和經(jīng)濟(jì)性兼?zhèn)涞墓芫€(xiàn)球閥,廣泛應(yīng)用于國(guó)內(nèi)外,并打破了國(guó)內(nèi)管線(xiàn)閥門(mén)以筒形制造為主的格局。
球形構(gòu)造的全焊接球閥具有受力均勻、結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕和強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)。采用雙活塞效應(yīng)的閥座結(jié)構(gòu)和特制的密封橡膠材料,能夠有效地增強(qiáng)密封的可靠性,確保球閥長(zhǎng)達(dá)30年的使用壽命。通過(guò)閥門(mén)的一系列測(cè)試,可以保證閥門(mén)在特殊工況下的使用要求。

    1.1 球閥的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

    全焊接球閥結(jié)構(gòu)如圖1所示。全焊接球閥跟傳統(tǒng)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(guò)程中內(nèi)外襯都很重要。此外,祺誠(chéng)閥門(mén)全焊接球閥在管線(xiàn)上的安裝也是采用焊接連接的方式。


全焊接球閥

    閥座密封構(gòu)造一般為二重密封,即上游和下游二重密封。閥座嵌入圈具有優(yōu)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(gòu)造如圖2所示。

閥座的構(gòu)造

    閥座二重密封構(gòu)造的原理如下所述。

    1)上游側(cè)閥座的密封原理:因上游圧力,閥座受球擠壓形成密封,如圖3所示。閥座所受壓力F為:

上游密封原理

   式中p——管內(nèi)壓力;

    Fs——彈簧力。

    2)下游側(cè)閥座的密封原理:閥座因閥體內(nèi)的壓力受球擠壓形成密封,如圖4所示。所受壓力F為:

下游密封原理

    式中p——管內(nèi)壓力;

    Fs——彈簧力。

閥桿的密封采用抗旋轉(zhuǎn)性強(qiáng)的G-T(氟化橡膠和聚四氟乙烯)密封圈,進(jìn)行上下二重密封。二重密封圈之間可以注入緊急密封脂, 用以緊急修復(fù)。閥桿的密封結(jié)構(gòu)如圖5所示。

閥桿密封結(jié)構(gòu)

    1.2 球閥的使用和維護(hù)

    閥座一旦需要緊急修復(fù),可以通過(guò)圖6所示的方式對(duì)其進(jìn)行修復(fù),而不需要破壞焊接結(jié)構(gòu)。閥體內(nèi)部的零件(球、閥座圈等)產(chǎn)生的靜電通過(guò)彈簧、墊圈向閥體放電。從操作性角度看,因有耳軸支撐,可以用較小的力進(jìn)行操作。耳軸部采用摩擦阻力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(duì)于流體壓力來(lái)說(shuō),數(shù)值較小。    

閥座緊急修復(fù)示意圖    

    維護(hù)管理方面,球閥一般不需做維護(hù)和保養(yǎng)。萬(wàn)一密封部位發(fā)生泄漏,可注入密封脂進(jìn)行緊急修復(fù)。閥座和閥桿密封的緊急修復(fù),使用IKSS3L密封脂。

    2 全焊接球閥的制造

2.1 球閥主要構(gòu)件的材料

1)閥體主要使用鍛件;

2)球體主要使用表面處理后的鍛件;

3)閥座圈使用18Cr-8Ni不銹鋼鍛件;

4)閥桿需要進(jìn)行表面處理;

5)密封材料主要有丁腈橡膠和環(huán)氧氯丙烷橡膠。

2.2 焊接材料及焊接工藝

球閥的焊接過(guò)程全部使用全自動(dòng)焊接。

1)閥體焊接

GTAW(鎢極氣體保護(hù)焊)+SAW(埋弧焊)

2)閥桿焊接

GTAW(鎢極氣體保護(hù)焊)+GMAW(熔化極氣體保護(hù)焊)

3)接管焊接

GTAW(鎢極氣體保護(hù)焊)+SAW(埋弧焊)

全焊接球閥的檢測(cè)

    由于全焊接球閥的安裝是直接焊接在管線(xiàn)上的,因此其需要進(jìn)行的檢測(cè)項(xiàng)目也與普通球閥有很大的區(qū)別。比較特殊的檢測(cè)要求有如下幾個(gè)方面。

3.1 彎曲試驗(yàn)

球閥的彎曲試驗(yàn)?zāi)M管線(xiàn)在不同的沉降區(qū)域發(fā)生了管線(xiàn)撓曲,試驗(yàn)過(guò)程如圖7所示。

彎曲試驗(yàn)過(guò)程

    試驗(yàn)方法:(1)連接閥門(mén),施加4200kN·m的彎矩,測(cè)量閥門(mén)和管道的應(yīng)力。(2)在空氣介質(zhì)公稱(chēng)工作壓力下測(cè)試閥門(mén)的密封性能。(3)測(cè)量閥門(mén)的開(kāi)啟和關(guān)閉扭矩。

    試驗(yàn)合格判定依據(jù):(1)閥門(mén)各部位的應(yīng)力在屈服強(qiáng)度以下。 2 無(wú)外部泄漏、閥座泄漏。(3)操作扭矩?zé)o異常。

3.2 閥門(mén)拉伸和壓縮試驗(yàn)

    閥門(mén)拉伸和壓縮試驗(yàn)過(guò)程如圖8所示。

閥門(mén)拉伸和壓縮試驗(yàn)過(guò)程

    試驗(yàn)方法:(1)連接閥門(mén)的配管加載19900kN的拉力和壓縮力。(2)施加0.40.7MPa的氣壓,進(jìn)行外部泄漏、閥座泄漏、扭矩測(cè)量試驗(yàn)。(3)測(cè)量閥門(mén)及袖管的應(yīng)力。

    試驗(yàn)合格判定依據(jù):(1)閥門(mén)各部位的應(yīng)力在屈服強(qiáng)度以下。  2)無(wú)外部泄漏、閥座泄漏。(3)操作扭矩?zé)o異常。

    3.3 沖刷試驗(yàn)

    沖刷試驗(yàn)是模擬油氣運(yùn)輸過(guò)程的一個(gè)測(cè)試。試驗(yàn)過(guò)程如圖9所示。

沖刷試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng) 

    試驗(yàn)方法:(1 在沖刷試驗(yàn)裝置的配管中注入公稱(chēng)工作壓力的氮?dú)狻#?span lang="EN-US">2)打開(kāi)閥門(mén),讓流體通過(guò)沖刷閥座。  3)檢查閥座有無(wú)異常。

    試驗(yàn)合格判定依據(jù):   1)閥座未發(fā)現(xiàn)異常。(2)閥座的密封性能無(wú)異常。

    3.4 反復(fù)加壓操作試驗(yàn)

    反復(fù)加壓操作試驗(yàn)主要模擬實(shí)際操作過(guò)程中閥門(mén)的運(yùn)作狀況及耐用性。

    試驗(yàn)方法:(1 先將閥門(mén)關(guān)閉, 對(duì)閥座施加公稱(chēng)工作壓力的氣壓,然后將閥門(mén)全開(kāi)。如此反復(fù)操作,重復(fù)200次。(2)在0.40.7MPa及公稱(chēng)工作壓力的氣壓下檢查閥座有無(wú)泄漏。

    試驗(yàn)合格判定依據(jù): 1)閥座未發(fā)現(xiàn)泄漏。(2)閥門(mén)的閥座無(wú)異常。

    3.5 低溫反復(fù)操作試驗(yàn)

    低溫反復(fù)操作試驗(yàn)?zāi)M我國(guó)西北和東北地區(qū)在冬天的極寒情況下閥門(mén)的操作狀況。

    試驗(yàn)方法:(1)將球閥冷卻至-45,重復(fù)開(kāi)關(guān)200次。  2)重復(fù)開(kāi)關(guān)后,在0.40.7MPa及公稱(chēng)工作壓力氣壓下檢查閥座有無(wú)泄漏。

    試驗(yàn)合格判定依據(jù): 1)閥座未發(fā)現(xiàn)泄漏。(2)閥門(mén)的閥座無(wú)異常。

    3.6 異物咬合試驗(yàn)

    異物咬合試驗(yàn)?zāi)M油氣運(yùn)輸過(guò)程中內(nèi)部有雜物的情況,要求在雜物進(jìn)入球閥內(nèi)的情況下,球閥仍能正常動(dòng)作。

    試驗(yàn)方法:(1)將不同目數(shù)的沙子、鐵銹、氧化皮各100mL放在閥座和球的接觸處。(2)進(jìn)行250次開(kāi)關(guān)。(3)每開(kāi)關(guān)50次,在0.6MPa7MPa氣壓下檢查閥座有無(wú)泄漏。   4)在閥座部位注入密封脂,進(jìn)行緊急修復(fù)試驗(yàn)。

    試驗(yàn)合格判定依據(jù):(1)開(kāi)關(guān)150次,閥座無(wú)泄漏。  2)開(kāi)關(guān)200次,小于180mL/min的泄漏。  3)開(kāi)關(guān)250次,小于625mL/min的泄漏。(4)在閥座部位注入密封脂后閥座無(wú)泄漏。(5)操作扭矩?zé)o變動(dòng),操作情況良好。

    3.7 吹垢試驗(yàn)

    試驗(yàn)方法:(1)將閥門(mén)關(guān)閉,在閥座前方放置1L的異物, 在放置異物側(cè)施加7MPa的氣壓,閥門(mén)開(kāi)放16%,把異物吹入閥座。(2)在0.6MPa7MPa的氣壓下,進(jìn)行閥座泄漏試驗(yàn)。

    試驗(yàn)合格判定依據(jù):閥座無(wú)泄漏,操作扭矩?zé)o異常。

    3.8 抗震試驗(yàn)

    模擬地震,在振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)上,使用不同的載荷和不同的振幅、振動(dòng)頻率,對(duì)球閥進(jìn)行抗震試驗(yàn)測(cè)試。

    試驗(yàn)方法:(1)對(duì)加長(zhǎng)桿加載,相當(dāng)于地基滑坡時(shí)產(chǎn)生的土壓彎曲載荷。(2)測(cè)量閥門(mén)及加長(zhǎng)桿部位的應(yīng)力。(3)在圧力11.3MPa下進(jìn)行密封試驗(yàn)。(4)進(jìn)行操作扭矩試驗(yàn)。

    試驗(yàn)合格判定依據(jù):(1)各部位的應(yīng)力在屈服強(qiáng)度以下。(2)閥門(mén)無(wú)泄漏,無(wú)異常。(3)操作扭矩?zé)o異常。



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