上海市质量监督检验技术研究院 上海 200072
摘要：本文对管线球阀阀体及其密封结构进行了简单概述，同时就全焊接球阀阀体材料选择标准进行阐述分析，并从化学层面、力学层面及锻造层面三个角度出发就球阀阀体质量控制工作进行深入探究。为全焊接球阀阀体材料选择及质量控制工作提供可供参考的资料，推动我国工业输送系统的优化进步。
关键词：全焊接；管线球阀；阀体材料；质量控制
一、管线球阀阀体概述
1、管线球阀阀体简介
阀体作为管线球阀的重要承压元件，不仅能够承担内部流质压力，同时还能帮助管线球阀分担来自外部的载荷压力，即使受到因季节更替、昼夜温差产生的拉伸、压缩载荷也不会对管线球阀的正常工作产生影响。管线球阀多应用于天然气、石油的输送系统中，因此常常会受到铁碎、焊渣的影响，管线球阀内部压差若想符合标准，就需要确保其具备对应的组合密封结构。
2、管线球阀组合密封结构
管线球阀的组合密封结构需要具备如下特征：金属与金属间的无缝连接能够将固体颗粒隔离在次级密封以外；采用PT-FE、NYLON、橡胶等材料实现“0”泄露管理；适用于紧急、突发情况下的临时密封管理，确保系统阀门在紧急情况下维护延迟进入下一管线关闭流程。
二、全焊接管线球阀阀体材料选择与质量控制
1、全焊接管线球阀阀体材料选择
管线球阀大多选择 及ASTM A516 70作为首选阀体材料，若管线球阀需要在＞-29℃的环境下工作时，则需要选择 阀体材料；若管线球阀需要在≤-29℃的环境下工作时，则需要选择 作为最终阀体材料。
2、全焊接管线球阀阀体质量控制
在对全焊接管线球阀进行质量控制的时候需要确保所选材料符合阀体正常使用的冲击韧度，同时还应确保所选材料能够经受住相应的焊接处理，因此需要从化学层面、力学层面及锻造层面出发对管线球阀阀体质量进行评估、判断。
（1）基于化学层面的质量控制
（3）基于锻造层面的质量控制
球阀阀体在进行锻造处理时需要用到电炉、平炉冶炼的镇静钢，其中初炼操作指的是对钢材料进行精炼，随后利用真空电弧对精炼钢材进行再熔炼。脱氧完全的钢材离不开细化晶粒处理，此时需要注意的是切除足够废料，以免钢材内混入过多的有害气泡，影响后续塑性工作。在进行锻造处理时，若想确保锻造比≥3，就需要钢材由相变温度逐渐冷却，待成型后经过热处理在冷却至相变温度。热处理涵盖正火处理（900±10°C ）及回火处理（ 600~680°C）两个步骤，经过热处理的锻造钢材需要确保表面光滑、断口平整、未碳化、无焊补。
三、全焊接管线球阀阀体组合密封座材料选择与质量控制
1、全焊接管线球阀阀体组合密封座结构
全焊接管线球阀组合密封阀座的具体结构见图1，该密封阀座涵盖了固定座、密封圈、金属座、弹簧、防火圈、O型圈、挡圈等模块，其中密封圈选择弹性橡胶作为主要构成材料，以便于确保球阀阀体压差符密封标准。
挡圈；8/9-O型圈；10-阀体。
图1
2、全焊接管线球阀阀体组合密封座材料选择
高分子材料具备的接触应力能够使密封圈处于宏观变形状态，进而获得较好密封效果。但是若高分子材料不具备一定的弹性，就会在流质压力的作用下出现局部弹塑变形，进而影响阀门密封效果。全焊接管线球阀较常规球阀相比主要区别在于其阀体材料的选择，该阀体密封圈由具备较好弹性的橡胶材质替代传统的PT-FE塑料材质。以弹性橡胶作为阀座密封圈能够有效缓解流质压力对阀门的影响，并且能够将这种压力反弹回凹槽另一层，此时的弹性体为了恢复原始状态，会将反弹力作用在球体表面，进而达到密封效果，由此可知基于材质层面的优化能够确保阀座压差满足气泡极“0”泄露标准。
若以弹性橡胶作为阀座密封圈首选材料，需要将密封截面设计成“O”形或三角形，同时确保橡胶材质邵氏硬度达到98，确保密封圈能够紧密的嵌合在阀体凹槽内，以便于能够适用于等级在Class150~Class900的球阀阀体中。常用的橡胶材料种类及适用温度见表3。
表3 橡胶材料种类及适用温度
3、全焊接管线球阀阀体质量控制
长线路输送管道经过长时间的运行，系统橡胶弹性设备避免不了的会融入少许气泡，若不采取有效措施势必会引起橡胶弹性材料处于过饱和状态。过饱和状态不能持续过长时间，否则会破坏管道内流质与输送环境间的平衡状态，不仅会破坏流质运输稳定性，同时还会对运输系统密闭性产生不良影响。研究发现，若阀门橡胶弹性模块周边压力失衡，会导致融入橡胶材质的气泡无法及时释放出来，容易引起爆炸减压事件，进而影响系统密闭性。这种爆炸减压问题的出现具有一定缓冲期，因此需要格外注意橡胶弹性材质表面是否出现裂纹、鼓泡等情况。鉴于此，石油、天然气运输厂家在进行高压阀门选购工作时，需要格外注意对阀门的防爆减压性能进行质量控制，依据现有的 142标准对其进行测试研究，对于符合标准的阀门才能用于内部输送系统。
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论文作者:冯清鹏
论文发表刊物:《科技新时代》2018年11期
论文发表时间:2019/1/14
标签：球阀论文; 阀体论文; 管线论文; 质量控制论文; 材料论文; 橡胶论文; 组合论文; 《科技新时代》2018年11期论文;