CN105822786A - 一种超大口径全焊接球阀装配工艺 - Google Patents

一种超大口径全焊接球阀装配工艺 Download PDF

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Abstract

本发明专利涉及一种超大口径全焊接球阀装配焊接工艺，其步骤如下所示：S1:直口计算；S2:直口加工；S3:直口定位；S4:焊接处理；S5：焊接检测。本发明通过设置的直口对阀体和两侧的封头进行定位，起到了方便组装和提高装配效率的作用。

Description

一种超大口径全焊接球阀装配工艺
技术领域
本发明专利涉及焊接球阀技术领域，特别是一种超大口径全焊接球阀装配工艺。
背景技术
在焊接球阀技术领域中，长输管线超大口径全焊接球阀要求阀门具有更高的可靠性、密封性和强度，因此制造难度相对很大，其难度主要表现在:1)中体与左、右体的环缝焊接收缩变形量控制；2)环缝及颈部的焊接质量；3)零部件加工精度和公差配合。传统的装配方法需要试验几次压缩量才可以找到最佳装配状态，而且需要靠装配工的经验，这样就增加对装配师傅的技术考验，不可控因素大，所以为了解决上述难度设计一种超大口径全焊接球阀装配工艺就显得尤为重要。
发明内容
本发明的目的就是通过直口对阀体和两侧的封头进行定位，起到了方便组装和提高装配效率的作用；而发明了一种超大口径全焊接球阀装配工艺。
为解决上述的技术问题，本发明提供了一种超大口径全焊接球阀装配工艺，步骤如下所示：
S1:直口计算：a)通过计算得出阀门弹簧组压紧力(FTH)，b)根据得到的弹簧组压紧力(FTH)选定弹簧的规格，c)根据选定的弹簧测量其的总压缩量，并取弹簧总压缩量的20％为组装压缩尺寸，即直口的深度；
S2:直口加工：根据步骤S1中计算的直口深度结果对阀体端面与封头端面分别进行加工，把封头的端面加工成带有凸台的第一连接面，把阀体端面加工成带有凹台的第二连接面，其中凸台以及凹台宽度为直口的深度尺寸；
S3:直口定位：通过带有凸台的第一连接面以及带有凹台的第二连接面对阀体和封头进行定位；
S4:焊接处理：当通过步骤S3完成定位后，对阀体与左、右两侧的封头进行焊接；
S5：焊接检测：通过试验台模拟工作环境对步骤S4中焊接完毕的超大口径全焊接球阀进行检测，使焊接满足ASME规范中IX卷要求。
进一步：所述的步骤S1中的弹簧组压紧力(FTH)是由阀座密封圈对球体的其公式为：预紧力(FMY)和阀座支撑圈上的O型圈与活动套筒之间的摩擦力(FMM)相加所得，其公式为：
FTH＝FMY+FMM；其中，FMM＝πDHWbmZqMFOf；
q M F O = 0.4 + 0.6 p o b m / 10 ;
DMN为密封面内径；DMW为密封面外径；DHW为阀座支撑圈的内径；qMYmin为阀座预紧密封的最小比压；bm为O型圈与阀座支撑圈外径接触宽度；Z为O形圈个数；qMFO为密封比压；po为进口端与出口端的压力；f为橡胶O形圈与阀座支撑圈之间的摩擦因数。
又进一步：所述的阀座预紧密封的最小比压(qMYmin)对与PEFE材料时取1.6；所述的O型圈与阀座支撑圈外径接触宽度(bm)取O形圈断面半径的1/3；所述的进口端与出口端的压力(po)由于O形圈密封与压力关系不大，故po取0；所述的橡胶O形圈与阀座支撑圈之间的摩擦因数(f)取0.3-0.4。
又进一步：所述的步骤S1中的弹簧的规格是根据计算出的弹簧刚度(k)进行选定，其中计算公式为：k＝FM/L，FM＝FTH/n，L为单个弹簧的压缩量，n为弹簧的个数。
又进一步：所述的步骤S2中在阀体的两侧端面上各加工有两个凹台，所述的封头的端面上相对于两个凹台的位置加工有两个与之相匹配的凸台。
又进一步：所述的步骤S3中的阀体通过凸台和凹台的配合与两侧封头进行定位。
再进一步：所述的步骤S4中阀体与左、右两侧的封头之间的焊接采用环缝埋弧焊的方式，焊接电流取200～550A，焊接电压取30～40V，焊接滚轮架重量为：50T，旋转线速度取300～500mm/min。
采用上述方法后，本发明通过设置直口对阀体和两侧的封头进行定位，起到了方便组装和提高装配效率的作用；通过该方法使中体与左、右体的环缝焊接收缩变形量控制以及环缝及颈部的焊接质量得到了保障。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为阀体与封头连接的结构示意图。
图2为图1中A的放大图。
图3为图1中B的放大图。
具体实施方式
如图1和图2所示本发明提供了一种超大口径全焊接球阀装配工艺，步骤如下所示：
S1:直口计算：a)通过计算得出阀门弹簧组压紧力(FTH)，b)根据得到的弹簧组压紧力(FTH)选定弹簧的规格，c)根据选定的弹簧测量其的总压缩量，并取弹簧总压缩量的20％为组装压缩尺寸，即直口的深度；
S2:直口加工：根据步骤S1中计算的直口深度结果对阀体1端面与封头2端面分别进行加工，把封头2的端面加工成带有凸台的第一连接面3，把阀体1端面加工成带有凹台的第二连接面4，其中凸台以及凹台宽度为直口的深度尺寸；
S3:直口定位：通过带有凸台的第一连接面3以及带有凹台的第二连接面4对阀体1和封头2进行定位；
S4:焊接处理：当通过步骤S3完成定位后，对阀体1与左、右两侧的封头2进行焊接；
S5：焊接检测：通过试验台模拟工作环境对步骤S4中焊接完毕的超大口径全焊接球阀进行检测，使焊接满足ASME规范中IX卷要求。
上述的步骤S1中的弹簧组压紧力(FTH)是由阀座密封圈对球体的预紧力(FMY)和阀座支撑圈上的O型圈与活动套筒之间的摩擦力(FMM)相加所得，其公式为：
FTH＝FMY+FMM；其中，FMM＝πDHWbmZqMFOf；
q M F O = 0.4 + 0.6 p o b m / 10 ;
如图3所示的本设计通过球6对两侧的阀座5进行密封，图中DMN为密封面内径；DMW为密封面外径；DHW为阀座支撑圈的内径；qMYmin为阀座预紧密封的最小比压；bm为O型圈与阀座支撑圈外径接触宽度；Z为O形圈个数；qMFO为密封比压；po为进口端与出口端的压力；f为橡胶O形圈与阀座支撑圈之间的摩擦因数。
上述的阀座预紧密封的最小比压(qMYmin)对与PEFE材料时取1.6；所述的O型圈与阀座支撑圈外径接触宽度(bm)取O形圈断面半径的1/3；所述的进口端与出口端的压力(po)由于O形圈密封与压力关系不大，故po取0；所述的橡胶O形圈与阀座支撑圈之间的摩擦因数(f)取0.3-0.4。
上述的步骤S1中的弹簧的规格是根据计算出的弹簧刚度(k)进行选定，其中计算公式为：k＝FM/L，FM＝FTH/n，L为单个弹簧的压缩量，n为弹簧的个数。
上述的步骤S2中在阀体1的两侧端面上各加工有两个凹台，所述的封头2的端面上相对于两个凹台的位置加工有两个与之相匹配的凸台。
上述的步骤S3中的阀体1通过凸台和凹台的配合与两侧封头2进行定位。
上述的步骤S4中阀体1与左、右两侧的封头2之间的焊接采用环缝埋弧焊的方式，焊接电流取200～550A，焊接电压取30～40V，焊接滚轮架重量为：50T，旋转线速度取300～500mm/min。
如图2所示的本设计通过球6对两侧的阀座5进行密封。
步骤S1直口计算的实施例如下所示:
通过测量DMW＝1240mm；DMN＝1205mm；DHW＝1185mm；qMYmin取1.6MPa；O形圈断面半径为3.5mm，故bm＝1.167mm；Z取2个；po取0；f取0.3；
通过公式计算可得qMFO＝1.17MPa，FMY＝107536.72N,FMM＝3049.64N，FTH＝110586.36N；
选定弹簧为120个，选定压缩量为5mm，通过公式计算可得单个弹簧的刚度(K)＝184.31；
然后通过刚度(K)＝184.31选定弹簧，并测得选定的弹簧总长为38.5mm，完全压缩后剩余的尺寸为19.5mm，通过计算可得直口的深度为3.8mm＝(38.5-19.5)×20％。
综上所述，本发明通过提供一种超大口径全焊接球阀装配工艺，利用设置的直口对阀体和两侧的封头进行定位，起到了方便组装和提高装配效率的作用；通过该方法使中体与左、右体的环缝焊接收缩变形量控制以及环缝及颈部的焊接质量得到了保障。

Claims (7)

1.一种超大口径全焊接球阀装配工艺，其特征在于：步骤如下所示：
S1:直口计算：a)通过计算得出阀门弹簧组压紧力(FTH)，b)根据得到的弹簧组压紧力(FTH)选定弹簧的规格，c)根据选定的弹簧测量其的总压缩量，并取弹簧总压缩量的20％为组装压缩尺寸，即直口的深度；
S2:直口加工：根据步骤S1中计算的直口深度结果对阀体端面与封头端面分别进行加工，把封头的端面加工成带有凸台的第一连接面，把阀体端面加工成带有凹台的第二连接面，其中凸台以及凹台宽度为直口深度尺寸；
S3:直口定位：通过带有凸台的第一连接面以及带有凹台的第二连接面对阀体和封头进行定位；
S4:焊接处理：当通过步骤S3完成定位后，对阀体与左、右两侧的封头进行焊接；
S5：焊接检测：通过试验台模拟工作环境对步骤S4中焊接完毕的超大口径全焊接球阀进行检测，使焊接满足ASME规范中IX卷要求。
2.根据权利要求1所述的一种超大口径全焊接球阀装配工艺，其特征在于：所述的步骤S1中的弹簧组压紧力(FTH)是由阀座密封圈对球体的预紧力(FMY)和阀座支撑圈上的O型圈与活动套筒之间的摩擦力(FMM)相加所得，其公式为：
FTH＝FMY+FMM；其中，FMM＝πDHWbmZqMFOf；
DMN为密封面内径；DMW为密封面外径；DHW为阀座支撑圈的内径；qMYmin为阀座预紧密封的最小比压；bm为O型圈与阀座支撑圈外径接触宽度；Z为O形圈个数；qMFO为密封比压；po为进口端与出口端的压力；f为橡胶O形圈与阀座支撑圈之间的摩擦因数。
3.根据权利要求2所述的一种超大口径全焊接球阀装配工艺，其特征在于：所述的阀座预紧密封的最小比压(qMYmin)对与PEFE材料时取1.6；所述的O型圈与阀座支撑圈外径接触宽度(bm)取O形圈断面半径的1/3；所述的进口端与出口端的压力(po)由于O形圈密封与压力关系不大，故po取0；所述的橡胶O形圈与阀座支撑圈之间的摩擦因数(f)取0.3-0.4。
4.根据权利要求1所述的一种超大口径全焊接球阀装配工艺，其特征在于：所述的步骤S1中的弹簧的规格是根据计算出的弹簧刚度(k)进行选定，其中计算公式为：k＝FM/L，FM＝FTH/n，L为单个弹簧的压缩量，n为弹簧的个数。
5.根据权利要求1所述的一种超大口径全焊接球阀装配工艺，其特征在于：所述的步骤S2中在阀体的两侧端面上各加工有两个凹台，所述的封头的端面上相对于两个凹台的位置加工有两个与之相匹配的凸台。
6.根据权利要求5所述的一种超大口径全焊接球阀装配工艺，其特征在于：所述的步骤S3中的阀体通过凸台和凹台的配合与两侧封头进行定位。
7.根据权利要求1所述的一种超大口径全焊接球阀装配工艺，其特征在于：所述的步骤S4中阀体与左、右两侧的封头之间的焊接采用环缝埋弧焊的方式，焊接电流取200～550A，焊接电压取30～40V，焊接滚轮架重量为：50T，旋转线速度取300～500mm/min。
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