管線球閥的設計分析

管線球閥是根據用戶的需求，為滿足在硫化環境下的抗硫化應力裂化的要求，我們從設計、選材、制造、試驗、表面處理及涂漆都嚴格按美國腐蝕工程師協會NACE的有關標準要求進行。管線球閥系列不僅材料選擇廣泛且內件材料均采用表面鍍鎳或是316材質、密封圈采用特制的聚合物材料。合金鋼閥門不僅防腐蝕，抗硫化，能力強，防火、防靜電、密封性能好，適用壓力與溫度范圍廣，全通徑與縮徑齊備，并可配多種驅動裝置，是化工、石油煉制，天然氣開采與輸送系統理想的閥門選擇。

　　管線球閥對于中國來說，正屬于黃金時期，占世界人口1/4的中國，2000年的長輸管線不足2萬公里，不到全球管線的1%。2000年以后，取得了飛速發展，至2009年已擁有長輸管線8萬公里，占全世界總量的2.5%，其中輸氣管線3.1萬公里，輸油管線2.9萬公里。在線服役的管線球閥2萬臺以上。

　　管線球閥的設計和制造，對安全性和可靠性的強調，無論如何亦不為過分。而且這一理念應貫徹在球閥產品設計，工藝規范，零件加工，型式試驗，產品試驗，質量控制，售后服務的全過程。無論是長輸管線或者是城市管網都是能源的供給線，是一條國家經濟命脈線。全球性的地下輸油、輸氣管線和管網，就象地上輸配電網一樣，是城市工業和民用賴以生存的基礎，沒有這條能源供給線，現代化城市功能立即停止。

　　1 閥體的設計可分為全焊接閥體設計和分體式閥體設計。

　　全焊接閥體設計有筒狀結構和球狀結構，筒狀結構是雙焊縫，焊接過程熱量輸入大，殘余應力復雜，軸向和徑向變形大。球狀結構是四條焊縫拼接，現在由于工藝技術進步，采用左右閥體熱鍛壓成型，可中間單焊縫焊接成型，減少線能量輸入，降低軸向和徑向變形。

　　分體式結構一般由閥體和左右連接體組成。連接體與閥體由螺栓連接，連接法蘭厚度與螺栓的連接強度應按與閥體內徑相當的法蘭進行類比設計，其連接強度必須防止管道應力而產生連接松弛，使密封失效。閥體與連接體面對面接觸，中間無間隙。密封必須滿足失火安全要求，采用橡膠O型圈與纏繞式金屬墊組合密封。閥體的材料為鍛件，溫度-29C°以上選用ASTM A105；-29C°以下選用ASTM A350 LF2。對于焊接閥體，對A105或LF2材料的化學成分、含碳量、碳當量以及硫、磷等元素應另有特殊限制。鍛件按三級鍛件標準驗收，做100％無損探傷，焊縫處做著色檢查和超聲波探傷。

　　輸氣管線球閥的閥體大部分是采用A105，球A105N。輸油管線的球閥的閥體大部分是采用A105，球316。

　　2 密封座與密封閥座采用組合密封結構，即金屬對金屬的初始“密封”，以阻擋固體顆粒的進入；用橡膠、PTFE塑料、尼龍、PEEK等軟密封作為次級密封，以保證零泄漏。但由于管線中的異物的意外導入對軟密封材料的損壞，管線球閥均設有緊急密封劑的注入系統，以獲得暫時性的密封要求。

　　密封用的橡膠圈有圓形，三角形或其他特殊形狀。閥門公司都有自己的設計結構和工藝措施，防止橡膠圈在開關過程中被吹出（Blow out）或切壞。對于Class900磅級以上，應選用防爆降壓（AED）特性的材料作為O型圈材料。PTFE的密封圈，一般采用筒狀鑲嵌式結構，亦可做成倒鉤狀組合式結構，旨在保證密封圈不被吹出而導致密封失效。

　　密封座材料與閥體材料相同，化學鍍鎳，有彈簧加載以保證初始密封比壓，彈簧可采用螺旋彈簧，板彈簧或碟形彈簧，材料為Inconel X－750。

　　進口端和出口端閥座采用對稱雙向密封設計。這種活塞式的介質自密封結構，按照客戶需要可設計成“單活塞效應”（Single piston action），壓力自泄放密封座結構和“雙活塞效應”（Double Piston effect）雙重密封結構。單活塞效應即進口端密封，出口端腔體壓力自動排放。