【团体标准】 超大口径球阀球体

4结构型式超大口径球阀球体主要分为固定式支撑板（图1）和固定式轴孔（图2）两种典型结构。图1固定式支撑板结构图2固定式轴孔结构5技术要求5.1球体材料球体材料应符合GB/T1220、GB/T12228、GB/T15007、GB/T33084、NB/T47008、NB/T47010、ASTMA105/A105M、ASTMA182/182M、ASTMA350/350M、ASTMA705/A705M、ASTMB564等标准。常用材料见表1。表1球体的常用材料序号材料名称标准号推荐材料牌号1碳钢GB/T1222825ASTMA105/A105MA1052低温钢ASTMA350/A350MLF2、LF3、LF5、LF63铬-钼钢GB/T307742CrMoNB/T4700830CrMo、35CrMoASTMA182/A182MF11、F22、F54铬不锈钢GB/T122012Cr13、20Cr13ASTMA182/A182MF6a表1球体的常用材料（续）5铬－镍不锈钢NB/T47010022Cr19Ni10、06Cr19Ni10ASTMA182/A182MF304L、F304、F304H6铬－镍-钼不锈钢NB/T47010022Cr17Ni12Mo2、06Cr17Ni12Mo2ASTMA182/A182MF316L、F316、F316H7沉淀硬化不锈钢NB/T4701005Cr17Ni4Cu4NbASTMA705/A705M6308双相不锈钢NB/T47010022Cr22Ni5Mo3NASTMA182/A182MF51、F609耐蚀合金GB/T15007NS3303、NS3306ASTMB564NO6625、N088255.2材料冶炼球体所用钢材应采用电炉冶炼，经供需双方协商，可采用电渣重熔、炉外精炼等冶炼方法。5.3化学成分5.3.1球体的化学成分应符合相关标准的要求，碳钢锻件C含量应不大于0.25%，P、S含量应不大于0.025%，CE不大于0.43%，应实现可追溯性要求。5.3.2根据需要可进行成品分析，分析结果允许偏差应符合GB/T222的规定。5.4球坯成型5.4.1球体毛坯使用的钢锭、钢坏或棒材应有熔炼单位的质量证明书。5.4.2球体毛坏使用的钢锭头尾应有足够的切除量，以确保锻件无缩孔及严重偏析等缺陷当采用钢锭或钢坯锻造球坯时，锻件主截面部分的锻造比不得小于3（电渣重熔钢不得小于2）。5.4.3采用轧材锻造时，锻件主截面部分的锻造比不得小于1.6。5.4.4球坏锻件应在压机、锻锤或轧机上经热加工成型，整个截面上的金属应锻透，形成整个锻造(无铸造枝晶状)组织，并尽可能锻至接近成品球的形状和尺寸。5.4.5锻件外观不得有可见的缺陷，包括裂纹、夹层和褶皱，不允许补焊。5.5锻件级别5.5.1体锻件分为三个级别，其级别和技术要求按NB/T47008、NB/T47009、NB/T47010的规定。每个级别的检测项目按表2的规定。按批抽查时，每批系指同一熔炼号、同炉进行热处理的球体锻件或采用与球体相同工艺的同炉试块。表2锻件级别及检查项目表级别检查项目检查数量应用范围I硬度逐件公称压力不大于PN10，且工作温度不大于425℃的锻件Ⅱ硬度逐件公称压力大于PN10，公称压力不大于PN63，且工作温度不大于425℃的锻件力学性能(Rm、ReL、A、Z、AK)每批抽1%但不少于1件Ⅲ硬度逐件公称压力不小N100的锻件，或工作温度大于425℃的锻件，或工作温度小于-29℃的锻件力学性能(Rm、ReL、A、Z、AK)每批抽1%，但不少于1件超声波检测逐件5.5.2锻件硬度应符合相关材料标准的规定。5.5.3当锻件质量稳定时，表2中规定的硬度检查试件的数量可予以减少。在连续检验5件，硬度均符合要求时，可放宽检查按10%抽取。在抽查中如发现有不能满足要求的，则需逐件检查。5.5.4Ⅱ、Ⅲ级锻件的级别应在图样上注明，未注明者按照I级锻件进行处理。5.5.5当客户对检查项目和抽样有特殊要求时，按订货合同的要求执行。5.6热处理球体精加工前应按相关标准进行热处理。热处理时应配备高温记录仪，以得到完整的热处理记录。5.7力学性能5.7.1力学性能应符合相关材料标准的规定。5.7.2当力学性能试验或复验不合格时，允许对该批（件）产品重新热处理后进行检验，但重新热处理次数不得超过两次（回火次数不计）。5.8耐腐蚀性能当球体有耐腐蚀性要求时，应进行耐腐蚀性能试验，试验结果应能满足耐腐蚀性要求。酸性介质(H2S和CO2)含量为20mg/m3及以上的球体材料应符合GB/T20972（所有部分）、GB/T27866、SY/T0599、ISO15156、NACEMR0103、NACEMR0175及相关规范的规定，满足以上其中之一标准。5.9缺陷修复球体锻件表面一般不应有裂纹，折叠和重皮等缺陷，如出现上述缺陷应作如下处理：a)缺陷深度小于公称加工余量的2/3并且保证加工后能完全清除者，不必专门处理。b)超过规定的缺陷一般不允许补焊，特殊情况应经设计、工艺、检查部门和生产车间共同分析后确定。若为外购件时，供方的补焊方案应经需方审核同意，补焊工作应按经评定合格的焊接工艺规程进行，焊工应持有资格证，补焊后应重新热处理。c)按订货合同的要求处理。5.10公差与粗糙度5.10.1球直径（SΦD）的尺寸偏差按GB/T1800.2-2020公差带js9的规定，或按照订货合同要求。5.10.2球体上下轴孔或柄外径同轴度（图1、图2）应≤0.08mm，或按照订货合同的要求。5.10.3球体球面的圆度（图1、图2）应≤0.08mm，圆跳动（图1、图2）应≤0.25mm，或按照订货合同的要求。5.10.4球体主要位置表面粗糙度按图1和图2的规定，或按照订货合同的要求。5.11表面处理5.11.1处理方法表面处理方法一般为：化学镀镍－磷、表面喷涂、表面堆焊等。5.11.2化学镀镍-磷5.11.2.1球体加工成镀前状态时，球面粗糙度值不大于Ra0.4，且球面不得有砂眼、气孔、裂纹、凹凸不平等任何缺陷时，进行表面化学镀镍-磷处理。5.11.2.2球体表面经化学镀镍-磷后，外观按需方的要求可为光亮、半光亮或无光泽等，并且用肉眼检查时，表面没有点坑、起泡、剥落、球状生长物、裂缝和其他会危害最终精饰的缺陷（除非有其他要求）。5.11.2.3镀层镍－磷成分应符合GB/T13913或ASTMB733的规定。5.11.2.4化学镀镍-磷层硬度应不小于HV500，或按订货合同的要求。5.11.2.5化学镀镍-磷层厚度不小于0.025mm，或按订货合同的要求。5.11.2.6化学镀镍-磷层结合力应能通过GB/T5270或ASTMB571规定的一种或多种结合力强度试验。5.11.2.7化学镀镍-磷层孔隙率应满足无孔隙的要求。5.11.2.8镀层耐腐蚀性能应满足GB/T6461或ASTMB85的要求。5.11.3表面喷涂5.11.3.1球面喷涂前不应有任何砂眼、气孔、裂纹、凹凸不平等任何缺陷。5.11.3.2喷涂粉末可按GB/T19356选用，或按订货合同的要求。5.11.3.3目测喷涂层表面应均匀，不应有凹坑、裂纹、起泡、砂眼等缺陷。5.11.3.4喷涂厚度应不小于0.13mm，或按订货合同的要求。5.11.3.5喷涂硬度按喷涂粉末材料的选择确定，不小于HV1050。5.11.3.6喷涂层与基体材料结合力不小于70MPa，或按订货合同的要求。5.11.3.7喷涂层孔隙率应小于等于1%。5.11.4表面堆焊5.11.4.1球面堆焊前不应有任何砂眼、裂纹、凹凸不平等任何缺陷。5.11.4.2堆焊焊材应符合ASME第II卷C篇、GB/T15620、GB/T17493等标准的要求。5.11.4.3堆焊层应无裂纹、气孔、夹渣、咬边、焊瘤、未熔合、未焊透等现象。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。5.11.4.4堆焊层加工后有效厚度应≥3.0mm。5.11.4.5堆焊层的化学成分应满足ASME第II卷C篇、GB/T15620、GB/T17493等标准的要求。5.11.4.6堆焊层的硬度应不大于HV345。5.11.4.7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%。5.11.4.8镍基合金堆焊层应暴露在腐蚀介质中120h后，允许腐蚀率应不大于0.08mm/月；奥氏体不锈钢堆焊层应通过晶间腐蚀检测。5.11.5其他表面处理其他表面处理，由供需双方协商。5.12无损探伤锻件等级达Ⅲ级的锻件或订货合同有要求时，应按JB/T6903或ASTMA388标准进行超声波检测，试验结果应符合相关标准的规定，或按订货合同的要求。。5.13工艺装备5.13.1球体机加工过程采用数控车磨一体机、加工中心等数控加工设备。5.13.2球体精加工前应按相关材料标准要求进行热处理。热处理时应配备温度记录仪、热电偶、温控仪等仪器仪表，以确保得到完整的热处理记录。5.13.3堆焊球体应采用自动堆焊设备，应按GB/T22652或ASMEIX的规定进行焊接工艺评定，评定结果合格后方可进行堆焊施焊操作。5.14检验检测设备5.14.1应配备三坐标测量仪、粗糙度检测仪等几何量测量设备。5.14.2应配备拉伸试验、冲击试验、光谱分析、金相分析、硬度测试等理化试验设备。5.14.3应配备超声波检测（UT）、渗透检测（PT）、磁粉检测（MT）等无损检测设备。5.14.4应配备晶间腐蚀、点腐蚀等腐蚀性能试验设备。5.14.5应能开展化学成分、力学性能、晶间腐蚀性能、点腐蚀性能、公差和粗糙度、超声波检测（UT）、渗透检测（PT）、磁粉检测（MT）等的检验检测。5.15设计利用三维软件、仿真软件（如SolidWorks、CATIA等）对产品进行辅助设计，进行参数化设计和模块化开发，通过数字化手段实现复杂几何结构的精准建模，从而优化球体与阀座、阀杆等关键部件的装配关系及运动特性。同时，基于有限元分析（FEA）和计算流体动力学（CFD）的仿真软件被广泛用于虚拟验证，工程师可在设计阶段模拟球体在高压、高温、强腐蚀等极端工况下的应力分布、变形趋势及流体动力学特性，提前发现潜在薄弱环节并优化设计方案，显著降低物理试验成本与设计迭代风险利用3D打印技术对产品进行试制，对球体产品进行强度计算和应力分析。6检验方法6.1化学成分6.1.1化学成分分析按GB/T223的规定或ASTME1086、ASTME415采用光谱分析。6.1.2化学成分分析时，可按如下规定取样：a)从球体内孔与外径之间的中间部位取样；b)从破坏了的力学性能试样中取样，或同炉试块中取样。6.2力学性能6.2.1拉伸试验拉伸试验按GB/T228.1或ASTMA370的规定。6.2.2冲击试验材料有冲击要求时，按GB/T229或ASTMA370的规定。6.2.3锻件硬度试验锻件硬度试验按GB/T231.1或ASTME10的规定。根据需要也可用其他方法测定。6.2.4力学性能试样力学性能试样应取自热处理后精加工前的半成品或代表成品球体的单独试块，但试块应采用与球体相同的加工工艺，并且与半成品球体一起热处理。6.3耐腐蚀性能6.3.1耐腐蚀性能试验按GB/T4334或ASTMA262、ASTMG28的规定。6.3.2耐腐蚀性能试验试样可按如下方法获取：a)从球体内孔与外径之间的中间部位取样；b)从同炉热处理后的试块中取样。6.3.3酸性介质材料抗硫化物应力开裂（SSC）、氢致开裂（HIC）试验1)用于酸性工况的球体材料的SSC试验应按GB/T4157或NACETM0177的规定。2)用于酸性工况的球体材料的HIC试验应按GB/T8650或NACETM0284的规定。6.4其他性能检测其他性能检测由供需双方协商。6.5公差和粗糙度6.5.1尺寸、形位公差尺寸、形位公差应按图纸设计精度要求，采用游标卡尺、千分尺、三坐标测量仪等适宜的仪器检测。按批次检验，抽样比例按10%，最少1件。6.5.2粗糙度表面粗糙度采用粗糙度对比块或粗糙度检测仪检测。按批次检验，抽样比例按5%，最少1件。6.6表面处理6.6.1化学镀镍－磷6.6.1.1除非另有规定，目视检查涂层表面质量，应符合5.11.2.2的规定。6.6.1.2化学镀镍-磷层成分分析按GB/T13913-2008附录D或ASTMB733的规定。6.6.1.3化学镀镍-磷层硬度检验按GB/T4340.1、GB/T18449.1或ASTMB578的规定。6.6.1.4化学镀镍-磷层厚度检验按GB/T13913-2008附录B或ASTMB733的规定。6.6.1.5镍磷镀层结合力检测按GB/T5270或ASTMB733的规定。6.6.1.6化学镀镍-磷层的孔隙率测量方法按ASTMB733的规定。6.6.1.7镀层耐腐蚀性测试方法按GB/T6461或ASTMG85的规定。6.6.2表面喷涂6.6.2.1目视检查涂层表面质量，应符合5.11.3.3的规定。6.6.2.2喷涂层厚度可用工程量具测量法、磁性检测法或其他适宜的方法检测。6.6.2.3喷涂层硬度检测按YS/T541或ASTME384的规定。6.6.2.4喷涂层抗拉强度检测按YS/T542或ASTMC633的规定。6.6.2.5合同规定的其他要求，按供需双方的商定进行。6.6.3表面堆焊6.6.3.1堆焊前球体表面质量应符合5.11.4.1的规定，堆焊后堆焊层表面质量应符合5.11.4.3的规定。6.6.3.2堆焊层厚度应使用焊层测厚仪进行检测。6.6.3.3堆焊层硬度应使用里氏硬度计进行检测。6.6.4其他表面处理其他表面处理检测按订货合同的规定。6.7无损检测超声波检测按JB/T6903、NB/T47013.3或ASTMA388的规定，渗透检测按NB/T47013.5或ASTME165的规定，磁粉检测按NB/T47013.4或ASTME709的规定。7检验规则7.1出厂检验球体须逐个进行出厂检验和试验，检验合格后方可出厂。7.2检验项目检验项目、技术要求和试验方法按表3的规定。若客户有指定要求，按客户要求进行。表3检验项目、技术要求和试验方法序号检测项目检验类别技术要求检测或试验方法出厂检验型式检验1化学成分a√√5.36.12力学性能b√√5.76.23耐腐蚀性能—√5.86.34公差与粗糙度√√5.106.55表面处理√√5.116.66无损检测c√√5.126.7注：“√”为检验项目，“—”为不做检验的项目。a按批次检验，在进货检验中每批执行；b按批次检验，在热处理后每批执行；c当为Ⅲ级锻件时，应做出厂检验。