CN107795721B - 全焊接球阀的阀杆颈部插入式焊接结构和制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种全焊接球阀的阀杆颈部插入式焊接结构，和一种该全焊接球阀的阀杆颈部插入式焊接结构的制造方法，属于全焊接球阀的制造技术领域。阀杆颈部接管采用插入式设计，与阀杆连接孔内壁组成焊接坡口。施焊前，阀体内径预留有加工余量，在阀体内的阀杆连接孔开孔处预置垫板。焊接完成后，按标准规范要求进行焊后热处理(PWHT)。焊后热处理完成后，把垫板和内径加工余量一并车削去掉，得到最终的在阀体壁厚方向全焊透的阀杆颈部焊缝。本发明获得的阀杆颈部焊接结构工作更可靠，使用寿命更长，且其承受高温高压工况，低温工况，及交变载荷的能力尤为突出；可保证焊缝质量，便于对焊缝进行无损检查；焊缝受力均匀，应力分布合理。

Description

全焊接球阀的阀杆颈部插入式焊接结构和制造方法
技术领域
本发明涉及一种全焊接球阀的阀杆颈部插入式焊接结构，和一种该全焊接球阀的阀杆颈部插入式焊接结构的制造方法，属于全焊接球阀的制造技术领域。
背景技术
在大多数情况下，全焊接球阀是与管道进行焊接连接并一起埋于地下的。要求的阀门和管道运行寿命一般为30年。因此，阀门运行的可靠性显得尤为重要。埋于地下的阀门受到的负面影响因素有：a.土壤特性，特别是水分及酸碱盐度；b.管道内介质压力波动引起管道震动，导致阀门震动；c.管道安装应力；d.管道的阴极保护；e.风载；f.地震等。
图1是进口国外全焊接球阀阀杆颈部的典型结构，它是由螺钉7和销钉8把阀杆颈部2连接在阀体1上的结构。它的特点是：结构简单，加工方便，易于装配，成本低廉。这种结构的缺点是：由于管道振动和缝隙腐蚀的原因，可能会造成螺栓的松动和锈蚀，进而引发介质外漏，影响阀门运行的可靠性。
图2是国内全焊接球阀阀杆颈部普遍采用的结构，专业上称为骑座式接管角接接头。它是通过焊缝4把阀杆颈部2连接在阀体1上的在阀杆颈部接管壁厚方向全焊透的结构。其特点是：拘束度低，容易施焊，对焊接设备的要求不高。该结构的缺点是：焊缝的收缩应力垂直于阀体的厚度方向，在长期应用工况下，可能会导致阀体开孔内壁的层状撕裂。研究和应用表明：这种阀杆颈部的焊接方式仅适合于阀体壁厚为30mm～60mm的全焊接球阀。由于高压大口径全焊接球阀的壁厚远远大于60mm，在这些阀门上使用骑座式接管角接接头，会给阀门的长期使用留下安全隐患。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种全焊接球阀的阀杆颈部插入式焊接结构，有效提高阀门的可靠性和使用寿命。相应地，同时提供一种该全焊接球阀的阀杆颈部插入式焊接结构的制造方法。
为解决上述技术问题本发明所采用的技术方案是：全焊接球阀的阀杆颈部插入式焊接结构，包括阀杆颈部与阀体，阀体具有阀杆连接孔，在阀杆连接孔处通过焊缝把阀杆颈部连接在阀体上，阀杆颈部的接管插入阀杆连接孔内，在阀杆颈部接管外壁与阀杆连接孔内壁之间形成阀体壁厚方向全焊透结构的焊缝。本发明的阀杆颈部接管为插入式设计，在专业上可称为插入式全焊透T型接头，焊缝受力均匀，应力分布合理，可有效提高阀门的可靠性和使用寿命。
为方便将阀杆颈部连接定位，并且便于加工，阀杆连接孔设于阀体纵向中心和横向中心位置。阀杆连接孔为外大内小的锥孔。
为使焊接结构更可靠，阀杆颈部的接管与阀杆连接孔沿同一中心轴线设置，使得焊缝均匀设置。
对于上述全焊接球阀的阀杆颈部插入式焊接结构的制造方法，包括如下步骤:焊接时，阀体内径预留有加工余量；焊接完成后，通过车加工将阀体内径加工至设计尺寸。由于阀体毛坯内径预留有足够的加工余量，在焊后热处理完成后进行阀体内壁车削时，可以把根部焊缝一起车掉，进一步保证最终焊缝根部焊接质量。
焊接时，可先在阀体内设置垫板，通过焊接的方法将阀杆连接孔内壁、阀杆颈部接管外壁和垫板顶面共同组成焊接区域。在阀体内壁开孔处预置垫板的目的在于：保证焊接时，焊缝根部具有较好的焊接质量。
阀杆连接孔通过数控镗床加工得到。采用数控镗床加工，可避免产生热加工(比如：气割，线切割等)对阀体母材造成的热影响区(HAZ)，保证焊接坡口阀体侧的母材性能不发生改变，进而保证焊接过程与焊接工艺评定(PQR)的一致性。
焊接优选采用数控马鞍焊机，为一种埋弧自动焊机，可较方便的完成焊接工作。
本发明的有益效果是：有效提高了阀门的可靠性和使用寿命。经应用表明：插入式接管全焊透T型接头比其它连接方式的工作更可靠，使用寿命更长。而且这种接头承受高温高压工况，低温工况，以及交变载荷的能力尤为突出。
附图说明
图1为进口国外全焊接球阀阀杆颈部的典型结构示意图；
图2为国内全焊接球阀阀杆颈部普遍采用结构示意图；
图3为本发明的全焊接球阀的阀杆颈部插入式焊接结构的示意图；
图4为本发明的焊接加工示意图。
图中标记：1-阀体、2-阀杆颈部、3-阀杆连接孔、4-焊缝、5-加工余量、6-垫板、7-螺钉、8-销钉。
具体实施方式
为便于理解和实施本发明，选本发明的优选实施例结合附图作进一步说明。
如图3、图4所示，本发明优选采用如下步骤实施：
a、将阀体1外径加工至最终尺寸要求；内径加工至预留足够的加工余量5，
b、通过数控镗床在阀体1纵向中心和横向中心位置加工一个外大内小的锥孔，作为阀杆连接孔3；
c、把适当厚度的垫板6预置在阀体1内的开孔处，通过焊接的方法将阀杆连接孔3内壁、阀杆颈部2接管外壁和垫板6顶面共同组成焊接区域；
d、采用数控马鞍焊机实施焊接，焊接完成后，按标准规范要求进行焊后热处理(PWHT)；
e、车削阀体内径至设计尺寸，车削过程中把垫板6和焊缝4根部一起车掉，在实现阀体1壁厚方向全焊透的同时，去掉最有可能产生缺陷的焊缝4根部。
由上述加工步骤可知，如图3所示，本发明的全焊接球阀的阀杆颈部插入式焊接结构优选为：包括阀杆颈部2与阀体1，阀体1具有阀杆连接孔3，在阀杆连接孔3处通过焊缝4把阀杆颈部2连接在阀体1上，阀杆颈部2的接管插入阀杆连接孔3内，在阀杆颈部2接管外壁与阀杆连接孔3内壁之间形成阀体1壁厚方向全焊透结构的焊缝4。阀杆连接孔3设于阀体1纵向中心和横向中心位置。阀杆连接孔3为外大内小的锥孔。阀杆颈部2的接管与阀杆连接孔3沿同一中心轴线设置，使得焊缝4均匀设置。
本发明所涉及的焊接结构和制造方法有以下优点：
(1)获得的阀杆颈部焊接结构工作更可靠，使用寿命更长，且其承受高温高压工况，低温工况，及交变载荷的能力尤为突出。
(2)在保证在阀体壁厚方向上的全焊透的同时保证了焊缝质量，便于对焊缝进行无损检查。
(3)焊缝受力均匀，应力分布合理。

Claims (4)

1.全焊接球阀的阀杆颈部插入式焊接结构的制造方法，采用的全焊接球阀的阀杆颈部插入式焊接结构为，包括阀杆颈部(2)与阀体(1)，阀体(1)具有阀杆连接孔(3)，在阀杆连接孔(3)处通过焊缝(4)把阀杆颈部(2)连接在阀体(1)上，阀杆颈部(2)的接管插入阀杆连接孔(3)内，在阀杆颈部(2)接管外壁与阀杆连接孔(3)内壁之间形成阀体(1)壁厚方向全焊透结构的焊缝(4)，其特征在于,包括如下步骤:焊接时，阀体(1)内径预留有加工余量(5)；焊接完成后，通过车加工将阀体(1)内径加工至设计尺寸。
2.如权利要求1所述的全焊接球阀的阀杆颈部插入式焊接结构的制造方法，其特征在于：焊接时，先在阀体(1)内设置垫板(6)，通过焊接的方法将阀杆连接孔(3)内壁、阀杆颈部(2)接管外壁和垫板(6)顶面共同组成焊接区域。
3.如权利要求1所述的全焊接球阀的阀杆颈部插入式焊接结构的制造方法，其特征在于：阀杆连接孔(3)通过数控镗床加工得到。
4.如权利要求1所述的全焊接球阀的阀杆颈部插入式焊接结构的制造方法，其特征在于：焊接采用数控马鞍焊机。
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