單焊縫全焊接球閥的設計與應用

　　介紹了單焊縫全焊接球閥的結構、制作工藝、制造成本和綜合性能。

1、概述

　　球閥結構簡(jiǎn)單，流阻小，密封性能好，使用廣泛，是近年來(lái)發(fā)展較快的閥門(mén)品種之一。但球閥制造工藝復雜，質(zhì)量重，成本高，特別是大中口徑的球閥。本文介紹一種綜合性能較好的單焊縫全焊接式球閥。

2、結構特點(diǎn)

　　目前大中口徑球閥的主要結構有螺栓連接的三體式球閥和焊接連接的三體式球閥等。

　　2.1、螺栓連接

　　螺栓連接三體式球閥(圖1)在裝配過(guò)程中閥體可以多次拆卸，組裝方便，有利于閥座密封圈壓縮余量的調整，易損件可以更換，從而使閥門(mén)生產(chǎn)制造的成品率較高。但是，螺栓連接三體式球閥的外泄漏點(diǎn)多，在設計時(shí)除考慮閥體壁厚必須滿(mǎn)足設計壓力下的強度要求外，還應考慮連接螺栓在設計(或操作)壓力和墊片密封比壓作用下的強度要求及閥體連接法蘭的剛度要求，從而使閥體閥蓋體積增大，造成閥門(mén)體積大、質(zhì)量重，原材料成本高。真空技術(shù)網(wǎng)(http://likelearn.cn/)發(fā)現閥門(mén)加工過(guò)程中，閥體的內外表面及兩端都需要加工，加工工序繁雜，增加了加工成本。

1.球體 2.左閥體 3.主閥體 4.閥桿 5.上固定軸 6.右閥體 7.下轉軸

圖1 螺栓連接的三體式球閥

　　2.2、焊接連接

　　焊接連接三體式球閥(圖2)外泄漏點(diǎn)少，可用于直埋式。

　　由于焊接連接三體式球閥的圓筒形主閥體與左、右閥體連接法蘭無(wú)法減小，所以其體積、質(zhì)量和原材料成本與螺栓連接結構球閥的體積相似。在閥門(mén)加工過(guò)程中，閥體的內外表面及兩端均需要加工，尤其是球體上下固定板的加工精度要求很高，難度大，加工工序繁雜，使加工成本較高。閥體焊接的兩條焊縫離閥座圈距離較近，焊接時(shí)產(chǎn)生的高溫容易傳導至閥座圈位置，使閥座密封圈和O形圈易燒損或變形，而導致閥門(mén)內漏。另外，焊接使閥門(mén)產(chǎn)生的焊接應力，容易使閥體產(chǎn)生變形，當變形導致閥座圈卡塞時(shí)，則無(wú)法密封。因此三體焊接結構的球閥制造難度大。裝配過(guò)程中閥體焊接后不能拆卸，使閥座密封圈壓縮余量無(wú)法調整，密封效果難以控制，使閥門(mén)生產(chǎn)制造精度要求高，成品率低。

1.球體 2.左閥體 3.主閥體 4.閥桿 5.上固定板 6.右閥體 7.焊縫 8.下固定板

圖2 焊接連接的三體式球閥

3、新結構

　　新結構球閥(圖3)閥體采用二半橢圓體焊接式，焊縫在閥體的中間，遠離密封元件。經(jīng)計算分析，新型單焊縫焊接式球閥閥體的壁厚減小13%～35%，整體質(zhì)量較三體式球閥減輕30%～40%。由于橢圓形閥體最大體腔壁厚與其進(jìn)出口端流道部位的壁厚相近，再考慮流道部位需要機械加工的因素，在實(shí)際生產(chǎn)中橢圓形閥體可用同一壁厚進(jìn)行毛坯的鑄造或鍛壓，不僅使模具簡(jiǎn)單化，使毛坯鑄造或鍛壓過(guò)程中由于壁厚差引起的局部應力減小，還提高了毛坯鑄造或鍛壓的成品率。兩個(gè)半橢圓形閥體對焊的焊接球閥焊縫距閥座圈較遠，焊接過(guò)程中可以控制高溫不能傳導至閥座位置，對O形圈和密封圈熱影響較小，不會(huì )使閥座密封圈和O形圈燒壞或變形而導致閥門(mén)內漏。由于焊縫距離閥座圈較遠，焊接應力導致閥體閥座部位的變形有限，不會(huì )導致閥座圈卡塞而無(wú)法密封。

　　新型二體式焊接球閥的焊縫加工精度要求高，需達到一次焊成，避免出現報廢等現象。閥門(mén)裝配時(shí)，左右閥體焊接后不能拆卸，使閥座密封圈壓縮余量無(wú)法調整。為此對閥座密封圈結構進(jìn)行了改進(jìn)(圖4)，使閥門(mén)的密封效果好，使用壽命長(cháng)。

1.球體 2.左閥體 3.閥桿 4.上固定軸 5.右閥體 6.焊縫 7.下轉軸

圖3 新型結構的球閥

1.彈簧 2.閥座 3.O形圈 4.密封圈

圖4 密封結構

4、結語(yǔ)

　　新型單焊縫球閥體積小，質(zhì)量輕，外形美觀(guān)，泄漏點(diǎn)少，節約原材料，制造成本低，可廣泛應用于石油、天然氣長(cháng)距離輸送管線(xiàn)，尤其是大中口徑埋地式的長(cháng)輸管線(xiàn)。