长输管道高压力、大口径全焊接球阀国产化与优化提升

为进一步促进国产长输管道高压大口径全焊接球阀的质量提升,对国内重点厂家展开技术调研,从性能参数、结构及设计方法、材料及制造和使用及维护四个方面分析总结国产全焊接球阀技术现状,并在梳理出国产全焊接球阀共性问题的基础上,提出技术优化提升的研究方向,为后续国产高压大口径全焊接球阀的质量提升奠定基础。

浅析双相钢硬密封耐磨球阀的质量控制管理

煤化工装置中,黑水、灰水的介质中固体颗粒浓度较高、介质的流速较快、介质腐蚀性强的特点,使得一般耐磨球阀容易出现密封副寿命低、交变载荷疲劳断裂、阀门使用周期短的情况,影响到阀门的正常使用,从而影响到装置的稳定运行。为了能够较好地克服上述不利因素,近年来陆续投用的硬密封耐磨球阀是选择之一,其可以在较为苛刻的工况下,能够较为长期的稳定使用。本文从采购方的质量控制角度,对国产双相钢硬密封耐磨球阀物资的重要质量控制点进行了较为深入的研究和分析,强化阀门的质量过程控制管理,从而使得国产双相钢硬密封耐磨球阀接近或达到进口阀门的出厂质量。

全焊接球阀的焊接工艺编制

基于通用有限元分析软件ABAQUS,对某公司X80钢全焊接球阀的连接法兰焊接工艺进行了热模拟,并以此提出焊接工艺优化方案,解决并优化该公司在全焊接球阀连接法兰焊缝的焊接工艺问题。

基于响应面法的全焊接球阀密封结构参数多目标优化

针对全焊接球阀密封性欠佳的问题,以NPS16 Class600型球阀为例,对其密封结构的密封性能进行了理论推导、仿真分析和试验验证,并基于响应面法对密封结构参数进行了多目标优化设计。首先,利用试验设计法(DOE)及响应面法(RSM)建立了密封结构的优化模型,对密封结构进行了静力学分析;然后,搭建了试验平台,进行了密封结构的开口度测试,并根据测试结果对仿真分析结果进行了验证;利用ANSYS软件对浮动球球阀密封结构进行了静力学分析,并研究了球体的直径(d_(1))、阀座的厚度(D_(7))、中径(D_(10))、倒角(D_(A))对其密封性能的影响;最后,根据响应面优化(RSO)模块对密封结构参数进行了多目标优化设计,进一步验证了其优化效果及密封性能。研究结果表明:D_(10)对最小间隙值(C_(min))的影响显著性最高,d_(1)对最大等效应力(S_(1max))的影响显著性最高;在密封结构两参数耦合作用下,DA与D7对最小间隙值(C_(min))的影响显著,D_(A)与d_(1)对最大等效应力(S_(1max))的影响显著;优化设计后的密封结构最大变形量降低了57.2%,密封面的接触平均压力提高了7.8%,实现了对浮动球球阀密封结构进行高精密设计的目的。

仙居抽水蓄能电站球阀工地装焊过程及方法

在球阀关闭瞬间,球阀将会承受来自上游方向水锤的巨大作用力,因此对球阀与压力钢管对接的焊缝质量需要有严格的要求。结合仙居抽水蓄能电站球阀工地安装焊接过程安装空间有限的特点,对球阀各部分安装的顺序需要做出相应的合理规划,对球阀在工地安装、焊接的过程及方法进行简要阐述。

基于谱分析的全焊接球阀抗震特性分析

为研究全焊接球阀的抗震特性,利用振型分解反应谱法和从PEER地震数据库获取的实际地震数据,计算得到球阀在横向、纵向、竖向及组合地震载荷作用下球阀的地震响应,发现球阀在横向、纵向及组合地震载荷作用下,球阀阀体与管道连接处为危险位置;在竖向地震载荷作用下,最大应力出现在球体与支撑板的连接处。按照JB 4732标准对危险截面进行评价,结果表明全焊接球阀在地震载荷下安全;根据分析结果提出建议,在设计时可采用极限设计法,并且在安装使用过程中应重点关注危险截面处的横向和竖向位移。

全焊接球阀压盖焊缝相控阵检测技术研究

针对相贯型压盖焊缝不规则结构以及检测空间受限,无法采用RT射线检测方式以及采用UT、MT、PT和TOFD存在检测盲区的技术问题,提出了基于超声相控阵技术的检测工艺。通过数值仿真确定了可行性的检测工艺方案。制造了压盖焊缝模拟标准试块,通过在试块进行的标定试验获得了满足检测技术要求的检测参数匹配。所提出的检测工艺实现了对压盖焊缝全体积无盲区检测,能应用于与压盖焊缝同类型的压力容器D类焊接接头的检测,为相贯型焊缝的检测提供了一种可视化、无盲区和检测效率高的超声检测工艺方法。

金丝球焊工艺参数影响性分析和优化验证

通过采用单因素试验方法,研究了金丝球焊键合过程中超声功率、超声时间、超声压力和加热台温度对于键合强度的影响,分析了各个参数对金丝键合强度的影响规律,给出了手动球焊控制参数的参考范围。通过采用正交试验,验证产品键合工艺参数,优化了键合参数组合,并进行了试验验证,对金丝键合工艺具有一定的指导意义。

天然气长输管线全焊接锻造球阀的密封研究

根据天然气长输管线对管线阀门密封性能可靠、耐腐蚀性、防火性以及长寿命等要求,对天然气长输管线全焊接锻造球阀的密封结构进行了研究,分别设计了双活塞效应阀座、双重密封结构和紧急救护结构,并应用密封理论给出了关键参数的设计计算公式,为天然气长输管线全焊接锻造球阀的开发与设计提供一定的理论依据。

机械应力消除法对焊接残余应力的影响

大直径全焊接阀体球阀制造的最后一道工序是焊接,由于采用橡胶圈密封,为防止密封圈的损坏,导致密封性能降低,焊后不能采用焊后热处理消除焊接残余应力。为了控制阀体焊接残余应力,选择机械应力消除法,建立阀体机械应力消除法的加载压力与时间的关系曲线,采用有限元分析和试验相结合的方法,研究机械应力消除法对焊接残余应力的影响。机械应力消除法前后采用盲孔法测量阀体外表面的残余应力。结果表明,采用二维轴对称有限元法可以模拟机械应力消除法过程,机械应力消除法可以降低阀体外表面轴向应力和环向应力的峰值,使残余应力分布更加均匀,可以作为焊后热处理的替代工艺。

基于FLUENT的全焊接球阀在不同介质下流场的模拟及分析

利用FLUENT软件对全焊接球阀(筒状)内部三维流场进行数值模拟,探究球阀从关闭到完全开启过程的流量特性。以不可压缩介质(水)为例,分析7个不同开度(10%、30%、50%、70%、80%、90%、100%)下球阀内部流场的变化情况,得到该球阀的前后压差和进出口流量,并计算得到球阀的流阻系数,然后根据相关公式求得不同开度下水的流量系数。通过对比可压缩介质与不可压缩介质的特性,利用密度比转换,求得可压气体(天然气)在不同开度下的流量系数,进而得到可压气体的流量系数与开度之间的关系曲线。与球阀的工作流量特性对比分析发现,模拟结果符合实际,为可压缩介质在球阀中流动状态的研究提供参考。

基于ANSYS的全焊接球阀焊接过程的温度场分析

焊接部件温度场分布对全焊接球阀质量的提高有直接影响。利用ANSYS软件建立全焊接球阀温度分布模型,并对其焊接过程中的温度场进行了模拟计算,分析焊接过程中全焊接球阀内部温度分布及变化情况。研究结果表明,温度场的模拟与实际测量结果较吻合,可为下一步研究焊接应力场奠定基础,对全焊接球阀焊接工艺和生产工艺具有重要的指导意义。

全焊接球阀球壳与筒体连接处的应力分析

全焊接球阀球壳与筒体连接处在受到内压和密封力时,其截面是危险截面,存在应力集中,通过"分析设计"准则对阀体危险截面的应力进行分析,确定了应力与壁厚的关系,并对所得结果进行应力分类评定。在满足各类应力强度的条件下,确定了阀体壁厚,保证了阀门使用的安全性。

A105钢双丝埋弧焊厚板对接试验及测量系统

介绍了焊接电流、电压、温度、变形及残余应力测量系统,建立了A105钢厚板单电源双丝埋弧焊对接试验的方案。在试验过程中,使用测量系统分别测量焊接电流、电压、温度、变形及残余应力,验证测量系统的稳定性及可靠性。结果表明,单电源双丝自动埋弧焊熔敷率高、热输入低,可满足大直径全焊接阀体球阀的制造要求。测量系统稳定,焊接试验过程获得温度、变形、电流、电压实时动态测量结果以及焊后残余应力测量的结果,为阀门的焊接、制造及设计合理的结构提供试验依据。

长输管线用全焊接球阀焊接工艺

介绍了全焊接球阀阀体的焊接材料、焊接方法、焊接结构和焊接工艺,论述了通过相关试验对焊接材料、结构和工艺优化及验证。

不锈钢球阀自动堆焊机的设计

设计了一种焊接不锈钢球阀的自动堆焊机,主要由焊接机器人、焊机及变位机组成,能够直接在具有复杂空间表面的碳钢球体上自动地完成不锈钢层的堆焊。经过试验,自动堆焊机焊接的不锈钢球阀质量满足技术要求。

全焊接管线球阀材料的选择与质量控制

针对全焊接管线球阀苛刻的使用工况,制定了全焊接管线球阀材料的选择原则,介绍了全焊接管线球阀的阀体材料和阀座密封面材料的选择和质量控制要求。认为全焊接管线球阀阀体材料在考虑强度的同时还需考虑可焊性。为了满足全焊接管线球阀的焊接要求,增加焊接接头的韧度储备,需对全焊接管线球阀材料的化学成分、碳的质量分数、碳当量、锰的质量分数、微量元素P和S、冶炼过程、屈强比、低温冲击韧度以及硬度等进行特别控制。同时,提出了锻件的表面质量要求、锻件的试验方法和检验标准,使全焊接管线球阀阀体材料满足免焊后热处理要求;认为大于或等于Class600的全焊接管线球阀的阀座密封面材料在考虑"零"泄漏的同时还需考虑防爆功能。

《石油和天然气工业管线输送系统用全焊接球阀》标准编制与分析

介绍了《石油和天然气工业管线输送系统用全焊接球阀》国家标准制定的目的、原则和结构内容。

特大口径全焊接球阀的密封性分析及结构改进

长输管线球阀在使用时可能承受管道沉降、移动、热应力等复杂载荷作用。为确保球阀安全运行,以某公司研发的城市供暖用特大口径全焊接管线球阀为例,基于有限元数值模拟方法,计算在操作工况下阀座密封圈与球体的接触压力,发现全开球阀阀座密封面的密封比压偏小,难以保证球阀的操作密封性能。研究了密封圈采用不同的密封宽度和压力角对密封性能的影响规律,结果表明,接触应力随着密封面宽度和压力角的减小而增大,当密封面宽度为15mm,密封压力角为43.25°时接触应力达到最大,满足密封要求。根据研究结果提出改进密封结构,改进后的密封圈采用双斜面与球体接触结构,球阀在开启状态下最大密封比压达到14.54MPa,最小值也大于密封必须比压,密封性能可靠。

全焊接管线球阀技术现状的分析与研究

介绍了国内外全焊接管线球阀的结构特点及差异,指出了国内全焊接管线球阀设计和制造等方面存在的不足。