【团体标准】 石油、石化及相关工业用的堆焊球阀

4结构型式堆焊浮动球球阀（两片式）典型结构型式如图1所示，堆焊固定球球阀（两片式）典型结构型式如图2所示，堆焊固定球球阀（三片式）的典型结构型式a）、b）如图3所示。结构型式图中加粗黑线部分为堆焊层。标引序号说明：1——阀体；5——阀座；9——填料压板；2——螺柱；6——球体；10——填料；3——螺母；7——阀杆止推片；11——密封套；4——阀盖；8——阀体垫片；12——填料压盖。图1堆焊浮动球球阀（两片式）典型结构型式示意图标引序号说明：1——阀体；7——下阀杆；13——连接盘；2——螺柱；8——上阀杆；14——内六角螺钉；3——螺母；9——密封圈；15——垫片；4——阀盖；10——圆柱销；16——螺柱；5——阀座；11——填料；17——螺母。6——球体；12——密封套；图2堆焊固定球球阀（两片式）典型结构型式示意图a）固定轴式b）支撑板式标引序号说明：1——阀体；7——下阀杆a)/支撑板b)；13——连接盘；2——螺柱；8——阀杆；14——内六角螺钉；3——螺母；9——圆柱销；15——垫片；4——阀盖；10——防火填料；16——螺柱；5——阀座；11——填料；17——螺母。6——球体；12——密封套；图3堆焊固定球球阀（三片式）的典型结构型式示意图5技术要求5.1压力-温度额定值5.1.1受球阀内的非金属密封件材料允许使用压力、使用温度和工作压差的限制，球阀允许使用的压力-温度额定值应按所用的非金属密封件和球阀壳体的压力-温度额定值两者中的较小值确定，应在铭牌上予以明确规定。5.1.2球阀壳体的额定压力-温度额定值按GB/T12224或ASMEB16.34的规定。5.1.3球阀在关闭位置，两个阀座密封的阀体中腔内会积存介质，当温度升高或降低时，介质的膨胀会造成中腔内压力的升高值过大，可能使球阀壳体超压破坏。有这种情况的，在订货合同中予以说明，制造厂应考虑在阀体的中腔有防止超压的措施，使用者也应予注意。5.1.4球阀阀座材料使用聚四氣乙烯(PTFE)和改良聚四氟乙烯、增强聚四氟乙烯(R-PTFE)和改良增强聚四氟乙烯，其最大允许工作压力-温度额定值应按GB/T12237-2021表1的规定5.1.5使用聚四氟乙烯类材料以外的其他非金属材料的阀座和密封件材料的，其压力-温度额定值按制造厂的规定，但该材料的压力-温度额定值低于该球阀壳体的额定压力-温度额定值。5.2结构长度球阀的结构长度和允许偏差按GB/T12221的规定，或按订货合同要求5.3连接端5.3.1法兰端按GB/T9124.1、GB/T9124.2的规定，或按订货合同要求5.3.2对接焊连接端按GB/T12224的规定，或按订货合同要求。5.4球体流道尺寸球阀全开时，球阀的流道各处截面应是圆形的；流道的形状有全通径、单缩径孔和双缩径孔。球体流道的最小直径应符合GB/T12237-2021表3或API6D-2021表1的规定5.5阀体5.5.1阀体（阀体和左阀体）应是铸造或锻造成型。5.5.2除对接焊的焊接坡口区域外，阀体按所处位置的内径，其最小壁厚按GB/T12224的规定；焊接连接端阀体，在距焊接端1.33倍距离内的壁厚应不小于GB/T12224规定的最小壁厚的0.77倍，应考虑从靠阀体中部外表面沿阀体通道方向予以适当的增厚加强。5.5.3采用法兰端侧（进口端）阀座压力密封的固定球球阀，应在球阀的中腔处开设一个DN15的带堵头螺纹的密封试验测试孔，螺纹按GB/T7306.2的规定。5.5.4订货合同有球阀排泄、旁路或其他类型的辅助连接要求的，应按GB/T12224的规定。5.6阀体间连接5.6.1阀体间的连接可采用法兰栓接连接形式。5.6.2阀体间的连接强度应当考虑能承受管道的拉伸载荷和弯曲载荷，连接螺柱和连接螺纹的最小截面积应按5.6.7进行校核计算。5.6.3阀体连接采用法兰栓接连接形式的，应采用强度等级满足要求的螺母配螺柱，也可以是六角螺栓，螺母应采用六角厚螺母。螺纹牙距的确定应考虑阀体材料及螺纹的剪切承载力。当螺纹小于或等于M27时，可采用粗牙螺纹，当螺纹大于M27时，应采用牙距不超过3mm的螺纹。螺纹尺寸和公差按GB/T196和GB/T197的规定，或合同规定要求。5.6.4阀体间连接为法兰栓接形式的，其螺母或螺栓的受力面应与螺纹孔轴线垂直，垂直度偏差在±1.0°范围内。阀体的连接法兰其背面应加工或按GB/T152.4的规定锪平。5.6.5阀体间连接的密封垫片应采用有内外径止口定位的结构形式放置。装配时，可使用黏度不超过煤油的轻质润滑油，不准许使用重油脂或密封剂。5.6.6阀体与左阀体螺栓连接形式的螺柱的数量应不少于4个，其最小直径按GB/T12237-2021表4的规定。5.6.7阀体间连接螺纹，其最小截面积应符合下列公式要求。阀体间采用法兰栓接形式的螺纹：式中:Sb螺柱材料在38℃时的许用应力(当大于138MPa时，用138MPa)，单位为兆帕(MPa)；pc-球阀在38℃时的最高工作压力值，单位为兆帕(MPa)；Ag-由垫片或O形圈的有效外周边或其密封件的有效周边所限定的面积，垫环连接面情况除外，该限定面积由圆环中径确定，单位为平方毫米(mm2)；螺栓总抗拉应力有效面积，单位为平方毫米(mm2)。Ab-螺栓总抗拉应力有效面积，单位为平方毫米(mm2)5.6.8阀体与其他连接件连接螺纹，按GB/T12224的规定。在最大工作压力时，其工作应力(拉应力和剪切应力)应不超过螺纹的许用应力。5.7阀杆防脱结构球阀的结构应保证:当设计成在任何使用或更换填料时，或当阀杆失效时，在阀体内(填料函以内压力区域)的阀杆在介质压力作用下，不会因内部压力而被排出或脱出的结构。5.8阀杆结构5.8.1与球体的连接处及在压力区域内的阀杆部分，其抗扭强度应至少超过在压力区域外阀杆部分10%。5.8.2阀杆及阀杆与球体的连接处，应有足够的强度，能保证在使用手柄或齿轮箱直接操作时，不产生永久变形或损伤。阀杆应能承受20N·m与2倍球阀推荐操作力矩中较大值。5.8.3制造厂提供的启闭操作力矩是：清洁无油脂润滑密封面的，球阀静置48h以上，用干燥的空气或氮气作介质，在球阀最大允许工作压差下的启闭操作力矩。5.9球体5.9.1球体应为实心球，球体的通道应是圆形的。5.9.2球阀全开时球体通道应与阀体通道在同一轴线上。5.9.3阀杆与球体的连接面应能经受5.8.2所规定的最大操作力矩。5.10填料压盖和栓接5.10.1可调节阀杆填料密封的球阀，应不拆卸球阀的任何零件就可调节填料密封力。5.10.2填料压盖的螺栓应能穿过填料压板的通孔固定在阀盖或阀体颈部的法兰上；填料压盖的螺栓孔不准许采用开口槽形式的。5.10.3按最大允许工作压力压缩填料，填料压盖栓接件的拉伸应力应不超过栓接材料的抗拉强度的三分之一。5.10.4填料压盖的螺栓不应承受球阀操作的扭力产生的剪切力。5.11导静电结构如订货合同有规定，球阀应设计成导静电结构。公称尺寸大于DN50的球阀，则要保证球体，阀杆和阀体之间能导静电，其结构应满足下列要求：取一台经压力试验合格的、经干燥并至少开关过5次的球阀，使用不超过12V的电源测得其阀杆、阀体、球阀的电路电阻应小于10Ω。5.12操作机构5.12.1用扳手操作或齿轮箱操作，应配尺寸合适的扳手或手轮，扳手长度或手轮直径应按下列要求设计:在制造厂推荐的最大允许工作压差下，启闭球阀的最大操作力应小于360N。5.12.2用扳手或手轮直接操作的球阀，以顺时针方向为关闭；扳手或手轮上应有表示开关方向的标志。扳手或手轮应安装牢固，并在需要时可方便地拆卸和更换；拆卸和更换扳手或手轮时，不会影响球阀的密封、阀杆的密封和启闭位置。5.12.3用扳手或手轮直接操作的球阀应设置有全开和全关的限位机构，该限位不应采用填料压盖的螺钉头部作为限位机构。5.12.4除齿轮或其他动力操作机构外，球阀开启时，扳手的方向应与球体通道平行；球阀应有表示球体通道位置的指示牌或在阀杆顶部刻槽。5.12.5气动、电动或液动球阀，其驱动装置与阀门的连接尺寸按GB/T12223的规定。5.13耐火结构5.13.1如果订货合同有耐火性能的要求，球体与阀座间应有弹性密封和金属后座密封的结构。5.13.2球阀各处密封材料的选择应满足耐火性能并通过GB/T26479或API6FA或API607的耐火试验。5.14无损检测应对堆焊部位的表面进行PT检测，并符合NB/T47013.5或ASMEBPVC.V-2025Article6的要求。5.15球阀的压力试验5.15.1球阀的压力试验结果应符合GB/T26480或API6D的规定。5.15.2带有电动、气动、液动等驱动装置的球阀，密封试验时，应使用其所配置的驱动装置启闭操作球阀进行密封试验检查。5.15.3弹性密封副的球阀，密封试验应符合GB/T26480或API6D的规定，且经过高压液体密封试验后的阀座不应产生变形、损伤及影响低压气体密封试验；不应出现阀座背面或阀杆密封处的泄漏。5.15.4金属-陶瓷密封副的球阀，在试验压力的最短持续时间后，每个阀座密封副的泄漏量应不超过表GB/T12237-2021表5或ISO5208-2015中4.13规定的密封试验最大允许泄漏量的C级要求的规定。不应出现阀座背面或阀杆密封处的泄漏。5.16订货要求阀门需方订货时，应确定订货合同的阀门类型和技术要求，保证应有足够的信息传递给各方。阀门需方可参照GB/T12237-2021附录A进行订货。5.17设计研发5.17.1设计应包括对产品进行强度计算和应力分析。5.17.2应采用仿真模拟技术，对产品结构进行设计，并对产品性能进行建模分析。5.17.3应对堆焊层的堆焊工艺参数进行设计，并进行验证分析。5.18工艺和设备5.18.1应采用奥氏体不锈钢、双相不锈钢、镍基合金或钴基合金进行堆焊，堆焊工艺应满足ASMEIX或GB/T22652的要求，并对堆焊层的材料硬度、成分、宏观组织、显微组织、侧弯等进行检测。5.18.2堆焊设备采用自动送丝、自动堆焊的数控热丝钨极氩弧焊（TIG），使用的保护气体应为纯度不低于99.995%的氩气（Ar）。5.18.3关键生产工序应使用数控车床、立式加工中心、卧式加工中心、龙门镗铣床、数控立车、数控磨床、球面车床等；球体采用数控磨球机的包络线磨球成形工艺研磨加工；装配工序采用模块化分步流水线方式。5.19检验检测设备5.19.1应配备拉伸、冲击、光谱分析、金相分析、硬度、腐蚀试验、三坐标检测等检测设备。5.19.2应配备超声波探伤、渗透探伤、磁粉探伤等无损检测系列过程控制性能的检测设备。5.19.3应具备理化检测、三坐标检测、压力测试、逸散性试验的能力。5.20外观质量外观质量应符合以下要求：——外观应保持清洁，不应有油漆脱落或其它缺陷；——法兰密封面不应有划伤痕迹；——内腔应干燥清洁，不应有残留水渍现象；——零部件完整，球阀填料不应外露。5.21堆焊层要求5.21.1堆焊焊接面不应有气孔、砂眼、夹渣、裂纹、未融合等缺陷。密封区域的堆焊面，不应有划痕、刮伤等影响密封性能的缺陷。5.21.2堆焊层加工后的有效厚度应不低于3.0mm。5.21.3奥氏体不锈钢堆焊层硬度应不大于HRC22，镍基合金堆焊层的硬度应不大于HV345。5.21.4堆焊层镍基合金化学成分应满足Fe5级，铁的质量分数应不大于5.0%。5.21.5奥氏体不锈钢堆焊层腐蚀性能应能通过ASTMA262E法；双相不锈钢堆焊层腐蚀性能应能通过ASTMG48A法；镍基合金堆焊层腐蚀性能应能通过ASTMG28A法，暴露在腐蚀介质中120h后，允许腐蚀率应不大于0.08mm/月。5.22逸散性阀杆密封和阀体密封泄漏浓度应≤50ppmv。6材料6.1球阀壳体如订货合同中无特殊要求，球阀壳体(阀体、阀盖、固定球阀的底盖等)的金属材料应符合GB/T12228、GB/T12289、ASTMA105、ASTMA216、ASTMA350、ASTMA352的规定。6.2球体和阀座球阀内金属的材料应采用与阀体相同的奥氏体不锈钢、双相不锈钢、镍基合金或钴基合金等进行堆焊或使用本体材料。6.3阀杆阀杆应采用抗腐蚀性能不低于堆焊层材料的本体材料，并按相应的要求进行热处理。6.4阀杆间的连接螺柱和螺栓连接螺柱材料应采用铬钼合金钢，螺母材料应采用优质碳素钢；当有耐腐蚀要求时，螺柱及螺母材料应当采用铬-镍-钼不锈钢。螺柱和螺栓材料的适用温度应满足球阀的标示适用温度范围。6.5填料压盖与阀盖连接螺栓除订货合同有要求，填料压盖与阀盖连接的螺栓和螺母材料应为优质碳素钢、合金钢或不锈钢。6.6密封材料阀杆密封、阀体连接处和阀盖垫片等的密封材料应采用抗腐蚀性能不低于堆焊层的材料，应按球阀最大允许使用温度及相应的公差压力选取材料，并应根据垫片材料确定球阀的使用温度限制。可选用聚四氟乙烯或增强聚四氟乙烯，非金属平垫片(非石棉垫片)，柔性石墨金属缠绕垫，柔性石墨复合增强垫等的一种。6.7填料压套和填料压板填料压套应采用铬不锈钢或铬-镍不锈钢，填料压板可采用碳钢或不锈钢材料。6.8螺塞螺塞采用与本体堆焊材料抗腐蚀性能相同的锻件或型材材料制造。6.9手柄或手轮手柄或手轮应采用碳素钢铸件、碳素钢锻件、球墨铸铁或可锻铸铁。6.10抗硫化氢球阀有抗硫要求时，阀体与左阀体、连接螺栓等应对硫化物应力腐蚀开裂敏感的材料通过热处理的方法，使其抗硫性能得到改善。材料的硬度控制应按SY/T7024或ISO15156的要求或按订货合同的要求。制造厂应提供材料的化学成分、机械性能、热处理报告等质量文件。6.11堆焊焊材堆焊焊材应符合ASME第II卷C篇、GB/T15620、GB/T17493等标准的要求。7试验方法和检验规则7.1试验方法7.1.1壳体试验球阀的壳体试验方法按GB/T26480或API6D的规定。7.1.2密封试验7.1.2.1在密封试验前，应将密封面上的油和油脂去除干净。球阀的密封试验按GB/T26480、API6D和7.1.2.2、7.1.2.3的规定，密封试验结果应符合ISO5208-2015的C级要求。7.1.2.2双向密封的球阀每个阀座应进行密封试验。7.1.2.3固定球进口端密封结构的球阀，应进行进口端阀座的密封试验，在球阀两个阀座间中腔的泄压螺纹孔处引管插入水中观察；固定球出口端密封结构的球阀，应进行出口端阀座的密封试验，在球阀的出口端灌水观察。7.1.3阀体壁厚测量用测厚仪或专用卡尺量具测量阀体流道、中腔部位的壁厚，7.1.4阀杆硬度测量在阀杆的上下两个端部各测量一点，取平均值。7.1.5导静电试验对带有导静电结构的球阀应按5.11进行导静电连续性试验。7.1.6耐火试验对有耐火结构要求的球阀，应按GB/T26479或API607标准进行耐火试验验证。7.1.7阀体化学成分分析在壳体材料本体上或同炉号试棒上的加工面采用光谱分析法分析，或粉末取样采用化学法分析。堆焊层化学成分可采用直读光谱仪在加工表面上进行测量。7.1.8阀体材质力学性能用壳体本体材料同炉号、同批热处理的试棒按GB/T228.1或ASTMA370规定的方法进行。7.1.9阀体标志检查目测阀体表面铸造或打印标记内容。7.1.10铭牌内容检查目测阀门铭牌上打印标记内容。7.1.11无损检测按5.14的规定，对堆焊层表面进行检查。7.1.12外观质量在不低于400Lx的照度下，目测检查。7.1.13耐腐蚀堆焊层检测7.1.13.1按NB/T47008或ASMEBPVCSectionIX的要求目测堆焊焊接面的外观质量。7.1.13.2采用焊层测厚仪对堆焊层厚度进行测量。7.1.13.3按GB/T4340.1或ASTME92的要求对堆焊层硬度进行检测。7.1.13.4按GB/T4336或ASTME1086的要求对堆焊层的材料做化学成分分析。7.1.13.5按ASTMG28方法A对镍基合金堆焊层许腐蚀速率进行检测。7.1.14逸散性按GB/T26481或ISO15848-2的规定对球阀进行氦气低泄漏检测。7.2检验规则7.2.1出厂检验球阀应逐台进行出厂检验，检验合格后方可出厂。出厂检验项目、技术要求和检验试验方法按表1的规定。表1检验项目、检验类别、技术要求和检验方法检验项目检验类别技术要求检验方法出厂检验型式检验壳体试验√√5.157.1.1高压密封试验√√5.157.1.2低压气体密封试验√√5.157.1.2阀体壁厚测量√√5.5.27.1.3阀杆硬度测量√√6.37.1.4导静电试验√√5.117.1.5耐火试验—√a5.137.1.6阀体化学成分分析√b√6.17.1.7阀体材质力学性能—√c6.17.1.8阀体标志检查√√8.27.1.9铭牌内容检查√√8.27.1.10无损检测√d√5.147.1.11外观质量√√5.207.1.12耐腐蚀堆焊层检测—√6.47.1.13逸散性—√5.227.1.14a仅具有耐火结构的球阀b可接受材料进货检验的结果c阀体材质力学性能应当用与阀体同炉号、同批热处理的试棒进行检查。d当符合5.14规定时，该项目在零件进货检验、加工过程阶段适时进行检查。7.2.2型式检验7.2.2.1有下列情况之一时，应对样机进行型式试验，试验合格后方可批量生产：——新产品试制定型；——正式生产后，如产品结构、材料、工艺有较大改变可能影响产品性能；——停产一年以上复产时。7.2.2.2技术协议要求进行型式试验时，应抽样进行型式试验。抽样可在生产线终端的检验合格产品中随机抽样，也可在产品成品库中随机抽取，或从已供给用户但还未使用，并保持出厂状态的产品中随机抽取1台。对整个系列产品进行质量考核时，应根据该系列范围的大小情况，抽取2个或3个典型规格进行试验。7.2.2.3试验的全部试验项目应符合表1的规定。7.3判定出厂检验项目均符合本文件的技术要求，则判定该产品为合格，否则为不合格；型式检验所有的检验项目均符合本文件的技术要求，则判定型式试验结果为合格，如存在不符合则加倍抽样，对所有项目重新检验，检验合格则判定型式试验结果为合格，否则为不合格。