高壓大口徑球閥整體焊接閥安全評定

高壓大口徑球閥整體焊接閥閥體窄間隙焊縫經(jīng)過豪克能處理后，仍然存在一定量的剩余殘余應(yīng)力，這些應(yīng)力對焊縫韌性影響較小，但是這些應(yīng)力和內(nèi)壓共同作用下產(chǎn)生的應(yīng)力疊加，將會導(dǎo)致焊縫處于復(fù)雜的三維應(yīng)力狀態(tài)。整體焊接閥體屬于異形承壓容器，工作狀態(tài)下承受介質(zhì)內(nèi)壓、主管道拉力（或壓力）、自身重力、管道彎矩和溫差應(yīng)力等載荷。承壓焊縫受力狀態(tài)復(fù)雜，無法用解析方法分析焊縫應(yīng)力狀態(tài)，更不能用統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)評價各種應(yīng)力的破壞程度。

1 高壓大口徑球閥評定理論

基于板殼理論，分析焊縫區(qū)域的應(yīng)力組成，并根據(jù)產(chǎn)生的原因以及對失效的影響程度進行分類。沿焊縫截面計算合成應(yīng)力，按靜力等效的原理對合成應(yīng)力進行當(dāng)量分解，合成應(yīng)力線性化處理后等效應(yīng)力包括均勻分布的與合力等效的薄膜應(yīng)力Pm和與彎矩等效的線性分布的彎曲應(yīng)力PL

2評判標(biāo)準(zhǔn)

焊縫材料設(shè)計強度Smt=min（Rel/1.5，Rm/2.4），Rel、Rm為試塊的實測平均值，按ASMEBPVC另一建造規(guī)則評定焊縫強度，其合格標(biāo)準(zhǔn)為總體薄膜應(yīng)力Pm∶SI≤Smt，局部薄膜應(yīng)力PL∶SII≤1.5Smt，局部薄膜加局部彎曲應(yīng)力Pm+PL∶SIII≤3Smt。

3 高壓大口徑球閥應(yīng)力評定

殘余應(yīng)力是由于焊縫熱變形受到周圍約束而產(chǎn)生的拉（壓）應(yīng)力，基于熱彈塑理論，采用ANSYS軟件分析焊縫的溫度場，通過耦合方法，計算溫差應(yīng)力和載荷應(yīng)力的疊加，沿焊縫壁厚方向建立應(yīng)力分類線，進行應(yīng)力線性化等效處理（表3）。按ASMEBPVC建造規(guī)則評定焊縫強度，其*合格。

5 高壓大口徑球閥試驗

為了驗證整體焊接閥體的可靠性和安全性，進行了強度試驗、泄放試驗、管路注脂試驗、注脂密封試驗、防靜電試驗、傳動機構(gòu)強度試驗、扭矩試驗、疲勞壽命試驗、防火試驗、材質(zhì)化學(xué)成分檢驗、力學(xué)性能檢驗、硫化氫應(yīng)力腐蝕開裂試驗、氫質(zhì)開裂試驗、外觀檢測、標(biāo)志檢測和無損檢測。

閥體必須有足夠的強度和密封性能，確保在工作條件下不發(fā)生強度破壞和密封泄漏。強度和密封試驗是各種試驗中zui關(guān)鍵的試驗，按API6D規(guī)定分別進行1.5PN（PN—公稱壓力）殼體強度試驗、1.1PN閥座密封試驗、1.1PN閥座高壓氣密封試驗、0.6MPa低壓氣密封試驗。為了確保試驗的可靠性，模擬了閥門帶壓工作狀態(tài)并進行實時影像監(jiān)測。在試驗期間未發(fā)生可見泄漏，焊縫強度滿足試驗要求，各項性能達到工業(yè)應(yīng)用考核指標(biāo)要求。

6結(jié)語

高壓大口徑球閥筒形整體式焊接閥體采用窄間隙焊縫焊接工藝和豪克能高頻振動時效方式消除焊接殘余應(yīng)力的方法，使閥體焊縫具有足夠的韌性和安全性，可以免除焊后熱處理工藝。NPS48－Class900全焊接球閥已經(jīng)成功應(yīng)用在管道輸送系統(tǒng)中，從工程實踐上進一步證實了免焊后熱處理技術(shù)的可行性.