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摘要:研究发现,阀体的选择和质量控制对于后期的使用性能具有重要的影响。因此,为了应对全焊接管线球阀在严苛环境下的良好使用,本文主要从阀体材料的选择和质量控制的角度出发,对其材料选择和质量控制的标准以及检测方法进行了研究和讨论,以期为提高全焊接管线球阀的质量提供理论基础和参考。
关键词:全焊接;管线球阀;阀体;质量控制
管线球阀作为一个承压件,其在工作时不仅要承受外部的压力,还需要承受内部载荷的压力,如地基不均匀沉降、山体坍塌、泥石流以及地震等所造成的弯曲载荷以及由于昼夜和季节变化而引起的温差变化而导致的材料拉伸和压缩载荷,所以在寒冷区域应用管线球阀时,一定要对其材料的低温韧性和抗载荷冲击能力济宁研究和探讨,以防止低温所导致的材料开裂等现象的出现。研究发现,管线球阀在工作时,由于环境十分恶劣,所以不可避免的会导致其在服役过程中会存在泄露的风险,所以对其阀体材料进行选择,并对其质量进行有效的控制,以满足全焊接管线球阀在恶劣环境下的正常使用。
1 阀体材料的选择与质量控制
管线球阀的全焊接阀体一般分为圆筒状和球形这两种结构,圆筒状的全焊接阀体示意图如图1所示,主阀体和副阀体主要是通过焊接方式连接,进而构成一个圆筒状的阀体。
而球形焊接阀体的结构示意图如图2所示,其阀体是由左右堆成的组件通过主焊缝连接而成的,该焊接阀体主要由2条环形焊缝所构成,且阀体的焊接接头处一般需要设计为间隙较小的埋弧焊,如工业上常用的NPS48 Class 900秋装全焊接管线球阀的壁厚为140mm,该焊接接头为超大厚度的焊接接头。壁厚多层焊接是指对金属基体利用焊材进行多层加热和冷却焊接,这些情况会导致焊接接头不均匀应力的产生,进而使得焊接件內部会残留有不均匀的残余应力,继而产生焊接缺陷,由于焊接是球形阀体加工的最后一道工序,且阀体内部含有密封材料,即阀体在进行焊接后不能通过热处理的方法来消除阀体内部的残余应力,因此,对阀体的材料进行选择和控制以期保证阀体经过焊接连接后的使用性能。
1.1 阀体材料的选择
我国球形阀体材料一般按照美国标准分为以下几种:A105、A350 LF2、A515 70、和A516 70这几种,一般情况下若使用温度≧29℃时,就可以选择A105和A515 70的材料,而当使用温度≦29℃时,其材料一般选用A350 LF2 和A516 70。
1.2 质量控制要求
全焊接阀体材料在考虑其自身强度的同时,还需要考虑其焊接性能,所以在保证全焊接球阀性能要求的同时,还需要对焊接接头的韧性进行选择,即阀体材料在满足ASME B16.34和相关的材料性能标准以外还需要对对材料的冲击韧性进行选择,以满足阀体材料由于内部密封材料不能加热而导致的无法通过后处理来消除焊接所造成的残余应力。因此,在实际应用中,往往是通过对阀体材料的选择和元素质量分数的控制如对微量元素P和S的控制,而且在力学性能方面,在选择时,还需要对材料的屈服强度和低温性能进行选择和测试,以满足工况使用要求,以ASTM A350 LF2其化学成分要求如表1所示,力学性能要求如表2所示。
1.3 锻造及热处理要求
全焊接管线球阀材料需要用平炉、电炉或者纯氧顶吹转炉所冶炼的镇静钢,初炼后,对钢材进行脱气,然后进行精炼,精炼后对钢材进行重新熔炼,从而使得钢材充分实现脱氧处理,进而达到细化晶粒尺寸的目的,而且在冶炼后,往往需要切除端头部位,以祛除钢材内部含有大量的气泡,而且锻造的变形比不易大于3 ,在锻造过程中对锻件的温度变化要加以控制,以促使工件缓慢冷却,且最终冷却后的工件以及热处理前的工件应该温度处于相变温度以下,以避免锻件在后处理过程中出现相变,在后期的祛除应力退火过程中,正火温度一般设定为900℃左右,而回火温度一般控制在660℃680℃之间。
2 结论
综上所述,由于全焊接管线球阀阀体在焊接后其后期不能够通过热处理消除其因为焊接而产生的参与应力,所以必须要在前期选择好具有优良性能的阀体制备材料,即通过对材料的微量元素含量、材料的屈服强度和抗拉强度的控制,以期提高我国全焊接管线球阀的质量。
参考文献:
[1]朱永平,程红晖.全焊接管线球阀技术现状的分析与研究[J].阀门,2010(6):1721.
[2]梁连金.全焊接管线球阀阀体材料的选择与质量控制[J].石油化工设计,2012(2):4042.
[3]邬佑靖,徐泽亮.全焊接阀体管线球阀焊接接头安全评估[J].通用机械,2010(2):98102.
关键词:全焊接;管线球阀;阀体;质量控制
管线球阀作为一个承压件,其在工作时不仅要承受外部的压力,还需要承受内部载荷的压力,如地基不均匀沉降、山体坍塌、泥石流以及地震等所造成的弯曲载荷以及由于昼夜和季节变化而引起的温差变化而导致的材料拉伸和压缩载荷,所以在寒冷区域应用管线球阀时,一定要对其材料的低温韧性和抗载荷冲击能力济宁研究和探讨,以防止低温所导致的材料开裂等现象的出现。研究发现,管线球阀在工作时,由于环境十分恶劣,所以不可避免的会导致其在服役过程中会存在泄露的风险,所以对其阀体材料进行选择,并对其质量进行有效的控制,以满足全焊接管线球阀在恶劣环境下的正常使用。
1 阀体材料的选择与质量控制
管线球阀的全焊接阀体一般分为圆筒状和球形这两种结构,圆筒状的全焊接阀体示意图如图1所示,主阀体和副阀体主要是通过焊接方式连接,进而构成一个圆筒状的阀体。
而球形焊接阀体的结构示意图如图2所示,其阀体是由左右堆成的组件通过主焊缝连接而成的,该焊接阀体主要由2条环形焊缝所构成,且阀体的焊接接头处一般需要设计为间隙较小的埋弧焊,如工业上常用的NPS48 Class 900秋装全焊接管线球阀的壁厚为140mm,该焊接接头为超大厚度的焊接接头。壁厚多层焊接是指对金属基体利用焊材进行多层加热和冷却焊接,这些情况会导致焊接接头不均匀应力的产生,进而使得焊接件內部会残留有不均匀的残余应力,继而产生焊接缺陷,由于焊接是球形阀体加工的最后一道工序,且阀体内部含有密封材料,即阀体在进行焊接后不能通过热处理的方法来消除阀体内部的残余应力,因此,对阀体的材料进行选择和控制以期保证阀体经过焊接连接后的使用性能。
1.1 阀体材料的选择
我国球形阀体材料一般按照美国标准分为以下几种:A105、A350 LF2、A515 70、和A516 70这几种,一般情况下若使用温度≧29℃时,就可以选择A105和A515 70的材料,而当使用温度≦29℃时,其材料一般选用A350 LF2 和A516 70。
1.2 质量控制要求
全焊接阀体材料在考虑其自身强度的同时,还需要考虑其焊接性能,所以在保证全焊接球阀性能要求的同时,还需要对焊接接头的韧性进行选择,即阀体材料在满足ASME B16.34和相关的材料性能标准以外还需要对对材料的冲击韧性进行选择,以满足阀体材料由于内部密封材料不能加热而导致的无法通过后处理来消除焊接所造成的残余应力。因此,在实际应用中,往往是通过对阀体材料的选择和元素质量分数的控制如对微量元素P和S的控制,而且在力学性能方面,在选择时,还需要对材料的屈服强度和低温性能进行选择和测试,以满足工况使用要求,以ASTM A350 LF2其化学成分要求如表1所示,力学性能要求如表2所示。
1.3 锻造及热处理要求
全焊接管线球阀材料需要用平炉、电炉或者纯氧顶吹转炉所冶炼的镇静钢,初炼后,对钢材进行脱气,然后进行精炼,精炼后对钢材进行重新熔炼,从而使得钢材充分实现脱氧处理,进而达到细化晶粒尺寸的目的,而且在冶炼后,往往需要切除端头部位,以祛除钢材内部含有大量的气泡,而且锻造的变形比不易大于3 ,在锻造过程中对锻件的温度变化要加以控制,以促使工件缓慢冷却,且最终冷却后的工件以及热处理前的工件应该温度处于相变温度以下,以避免锻件在后处理过程中出现相变,在后期的祛除应力退火过程中,正火温度一般设定为900℃左右,而回火温度一般控制在660℃680℃之间。
2 结论
综上所述,由于全焊接管线球阀阀体在焊接后其后期不能够通过热处理消除其因为焊接而产生的参与应力,所以必须要在前期选择好具有优良性能的阀体制备材料,即通过对材料的微量元素含量、材料的屈服强度和抗拉强度的控制,以期提高我国全焊接管线球阀的质量。
参考文献:
[1]朱永平,程红晖.全焊接管线球阀技术现状的分析与研究[J].阀门,2010(6):1721.
[2]梁连金.全焊接管线球阀阀体材料的选择与质量控制[J].石油化工设计,2012(2):4042.
[3]邬佑靖,徐泽亮.全焊接阀体管线球阀焊接接头安全评估[J].通用机械,2010(2):98102.