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全焊接球阀,焊接球阀 管线球阀的创新

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全焊接球阀,焊接球阀 管线球阀的创新

全焊接球阀,焊接球阀 管线球阀的创新

和管道工业一样,2000年我国全焊接阀体管线球阀落后于国外近半个世纪。然而,我国开发这一全焊接产品是在21世纪,可以充分运用现代化设计技术与现代制造技术,

起步晚但起点高。整个开发过程一方面应用反求工程,消化吸收国外各个阀门公司之所长,综合为我所用;另一方面运用现代数值分析方法来解决产品设计和焊接工艺上的技术问题,运用现代断裂学理论解决大厚度窄间隙埋弧焊焊缝免焊后热处理的技术难点。因此,在研制开发过程中,有很多方面拥有自行的知识产权,取得国际领先地位。

阀体强度的应力分析

早于2004年,采用ASMEⅧ锅炉压力容器第二分册分析法,通过有限元分析,计算在外载荷与内压复合作用下阀体的应力强度。提出筒式阀体在阀颈处存在应力集中,建议采用焊接阀颈结构。这一分析和建议已被国内外主要阀门公司认可和采用。

低残余应力焊接工艺参数的优化

全焊接阀体管线球阀的关键技术是焊接,其难点是焊接最后一道工序不能进行热处理。因此,对焊接过程的温度场、应力场和焊接变形进行预测和控制,上海耐莱斯·詹姆斯伯雷阀门有限公司与上海交通大学合作,首先用数值分析方法对焊接过程温度场,应力场进行预测和控制,采用“固有应变法”对阀体焊接变形进行预测和控制(见图2),并与实际测定的温度场,残余应力和变形值相比较,从而优化焊接工艺参数在较低的残余应力水平上,为焊后免热处理提供条件。

焊缝免焊后热处理(PWHT)的安全评估

根据API6D与ASME标准的相关规定,大于38mm以上厚度的焊缝必须进行热处理,而产品中有橡胶弹性体,不能进行热处理,国外的阀门公司无一对此做出科学的解析和安全评估。国内首先应用断裂学理论,按照英国BS7448第二部分《断裂韧性试验》的方法,采用美国API1104附录A《管道焊接与相关设施》的评定与验收标准,对全焊接阀体焊缝试样做全厚度断裂性CTOD试验以及残余应力测定,根据结果做出免焊后热处理的安全评估。图3为在液压万能试验机上,CTOD试验过程,试验温度-46℃,二次加载直至试验失稳。

CTOD试验预制疲劳裂纹试验过程

图3 CTOD试验预制疲劳裂纹试验过程

过渡段材料的优化

运用筛选工程,对国外阀门公司采用A694《高压传送设施法兰管件、阀门材料和零件用锻造碳钢和合金钢材料》标准中的F60、F52作为过渡段材料提出质疑。这一标准既不是阀门标准B16.34的引用标准,又不是管道标准B31.8的引用标准,没有标准支持,是选用错误。这一结论已被美国工程师协会ASMEB16.34专业委员会和美国试验和材料协会ASTMA694专业委员会的答复中被确认,从而使我国长输管线工程的安全性得到进一步保证。