大口径全焊接球阀的研发

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1、超大口径全焊接管线球阀的设计与研发（五洲阀门有限公司汪春臣）摘要：主要讲述了管线工业发展需要，全面论述56"-CL900超大口径全焊接管线球阀的结构设计要求分析、制造能力、焊接工艺优化、检测及试验、引用标准与服务等，采用数值仿真技术对工况进行模拟。关键词：管道球阀，超大口径，全焊接一、概述从1914年第一条9公里长的输油管线在美国中部建成后，从此就拉开管道工业发展的序幕，用管线输送液体或气体在近年来获得了迅速的发展。长输管线（长距离输送管道）上使用的阀门被称为管线阀门。管线阀门（球阀、闸阀、止回阀和

2、旋塞阀等）是一种满足管道运输的特殊要求并具备特殊功能的专用阀门，这种球阀全通径、低流阻，作为长输管线用阀已得到快速的发展。长输管线是全球性的，是一条能源供应线，是一条生命线，已遍布全球，并且每年仍以3万公里的速度递增。从北极圈到赤道，从高山到海底，从高原到沙漠，其间穿过地震带、沼泽地、冻土层、江河、湖泊、山坡。有架设的，有直埋地下，在野外操作，维修困难，要求30年使用寿命。西气东输一线、二线工程干线已建成投产，西三线正在加速建设，西四线已经开始设计规划，阀门最大通径尺寸为NPS56"，压力等级为Cl

3、ass900。二、球阀的性能设计要求根据标准及相关采购技术规格要求超大口径全焊接球阀的设计、制造、材料、测试、检验、运输和验收等方面提出了最低的技术要求。而阀门实际使用的环境恶劣，影响阀门性能的因素很多，对阀门长期使用的密封要求为零泄漏，应超标准要求下进行阀门的设计及试验。1.设计方法球阀如采用ASMEⅧ（第一部分）规则方法、实验方法进行设计，需提供有资质的第三方的设计认证报告；如采用ASMEⅧ（第二部分）有限元方法设计，需提交有限元计算报告。2.强度和韧性共9页第1页阀门除了承受内部介质压力之外，

4、还需承受地质灾害的滑坡、地面沉降、洪水而引起的外部载荷，各种环境温度变化引起的轴向拉力和压力，寒带及冰冻地区需考虑材料低温冲击韧性，防止低温脆性断裂。3.性能要求球阀应能满足连续运行30年以上，且相关性能可长期满足工况要求。4.焊接要求所有的焊缝均应按照ASME第IX卷要求进行焊接工艺评定，并增加硬度试验、金相、腐蚀试验(SSC、HIC)、主焊缝应进行-46℃焊后免热处理的CTOD安全评估。阀体主焊缝应采用射线+磁粉或多通道超声波+磁粉探伤方式，角焊缝采用磁粉探伤，袖管与阀体焊缝采用射线探伤，焊缝坡

5、口表面均应进行渗透探伤，探伤比例均为100%。检测标准执行ASME第V卷要求，并提交相应的检测报告，以验证焊缝质量合格。5.密封要求下游端管线的有效截断，应考虑介质中金属颗粒对密封性的影响，当密封失效时采取紧急密封措施，保证阀门长期处于零级密封。6.防失火安全和防静电功能球阀均应设计为防火安全型，考虑一旦失火，阀门的外漏和内漏要求满足API6FA/API607的泄漏标准。应根据ISO17292做防静电设计，球体被非金属材料夹持时可能产生的静电导出体外，保证在24VDC下，电阻值<10欧姆。7.DBB

6、功能球阀应为双截断-泄放(DBB)功能，在阀腔排泄时，上游端阀座和下游端阀座应同时自动切断，以确保排放时的安全。8.DIB-1双隔断和泄放根据介质特点要求，阀座的设计除满足DBB功能外，还应为双隔断和泄放阀座（DIB-1双向双密封阀座)，每一侧都能承受全压差。9.阀腔压力自动泄放无论阀门处于开启或关闭位置，均应防止介质在阀腔中被夹持，如果介质可能夹持，则对于气体介质或液体介质均要确保自动泄放阀腔内的压力，阀腔共9页第2页压力泄放的最大值不超过阀压力额定值的1.33倍。10.排泄阀腔应有排泄功能，以便

7、介质排放。并可通过排泄孔对阀门进行在线密封检测。11.位置指示无论手动或动力驱动，阀门的开度指示除执行机构有明显的开度指示外，阀杆部位还应设计有阀门处于开启位置或关闭位置的机械限位及指示标识。12.传动链传动链的设计扭矩至少应为球阀最大扭矩的2倍。13.硫化工况承压部件及螺栓材料应具有抗应力裂化的能力，符合NACE,MR0175要求。14.紧急切断功能长距离管道输送系统采用卫星监控系统，当管线压降速率或持续时间达到某一设定值，阀门应紧急切断。15.考虑地下水的电位腐蚀和应力腐蚀采用全焊阀体结构，管道

8、阴极接地和外表面防腐，来防止电位腐蚀和应力腐蚀。16.埋地加长杆应考虑到埋地式球阀运输、安装和操作过程中加长杆外套可能承受的弯曲/扭曲/剪切等应力，并采取相应的措施保护延长杆。对操作机构和阀杆加长组件应有保护措施以防止由于阀杆或压盖的泄漏而造成机构内部蓄压。三、标准引用球阀应满足或高于规范和标准的最新版本的要求。如果几种规范和标准的相关要求适用于同一情况，则应遵循相关要求最为严格的条款。API6D管线阀门API6FA阀门耐火试验规范API607转1/4周软阀座阀门的耐