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球阀阀体的镶套修复

2020-06-28 00:58

  球阀阀体的镶套修复_机械/仪表_工程科技_专业资料。2011 年第 6 期 文章编号: 1002 - 5855 ( 2011 ) 06 - 0039 - 02 阀 门 — 39 — 球阀阀体的镶套修复 董培毅,刘光新 ( 沧州大化股份公司聚海分

  2011 年第 6 期 文章编号: 1002 - 5855 ( 2011 ) 06 - 0039 - 02 阀 门 — 39 — 球阀阀体的镶套修复 董培毅,刘光新 ( 沧州大化股份公司聚海分公司,河北 沧州 061100 ) 摘要 的方法。 关键词 分析了球阀阀体冲蚀的原因,论述了阀体壁厚强度核算的结果,介绍了阀体镶套修复 球阀; 阀体; 壁厚; 冲蚀; 镶套 文献标识码: A 中图分类号: TH134 Repairing for the insert bush of ball valve body DONG Peiyi,LIU Guangxin ( Juhai Branch Company of CZDH Co. ,Ltd,Cangzhou 061100 ,China) Abstract : Analyses the reasons for ball valve body erosion,discusses calculation results of body w all thickness strength and introduces repairing methods for body insert bush. Key words: ball valve; body ; w all thickness; erosion; insert bush 1 概述 光化装置用球阀运行一段时间后 ,经拆检发现 阀体局部位置受到冲蚀,严重影响生产安全。本文 分析了冲蚀形成的原因,根据阀体损坏情况和生产 要求制订了阀体镶套修复方案。 2 工况条件 球阀结构为两片式全通径浮动球球阀 ,公称压 力 PN50 ,公称尺寸 DN150 ,阀体材料 WCB , 球体 材料 MONEL,阀座与填料为 PPL。 球阀前后管材 料为 ASME B167 - NO6600 , 管规格 ?168. 3mm × 3. 4mm。 光化装置自原始投料开车运行 8 个月后,球阀 阀体的两个端法兰接管内局部位置出现冲蚀 ( 图 1 ) ,冲蚀严重部位深度约 6mm。 但是, 球体腔内 未见冲蚀,球体表面完好。球阀安装管线超声波测 厚检查无减薄情况,法兰管口未见冲蚀损坏。 球阀安装在流量调节阀后部作切断阀用 ( 图 2 ) ,调节阀控制系统 A 进入系统 B 的物料流量。 调节阀 ( 即前系统 A ) 的工作压力是 0. 985MPa, 工作温度 161℃ 。调节阀后 ( 即系统 B ) 的工作压 力为 0. 58MPa, 工 作 温 度 170℃ , 工 作 介 质 为 ODCB 、TDI 和光气等及微量固体物质 ( < 1. 5% , Wt) 。球阀安装管线MPa、 设计 工作温度 210℃ 。 作者简介: 董培毅 ( 1966 - ) ,男,从事生产管理工作。 图1 受到冲蚀的阀体 图2 球阀密闭管线 冲蚀原因 正常工况下球阀内的介质没有腐蚀性,WCB 可 以适用此介质。但是因管路设计结构要求,球阀的 安装位置在两个弯头之间且距下部弯头的距离较短, 球阀内部流体流向复杂、流速变化大。由于生产工 艺要求,流量调节阀后压降大,物料易出现气蚀现 — 40 — 阀 门 2011 年第 6 期 象。且球阀内通过的介质含有少量的固体颗粒,造 成阀体出现了较严重的冲蚀。但是,在同样工况使 用的 MONEL 球体和 NO6600 管弯头均无损坏。经分 析,WCB 不耐冲蚀是造成阀体损坏的主要原因。 4 问题处理 根据分析,将球阀阀体更换为耐冲蚀的材料可 以满足工况要求。如更换相同规格 316L 阀体新阀, 或仅更换 316L 阀体修复球阀, 即可解决阀体冲蚀 问题。但是,采购周期长影响制约装置生产,且费 用较高。因此采用将阀体冲蚀部分车削加工后 ,在 过流部位镶嵌耐蚀材质衬套的方法解决阀体冲蚀问 题。但阀体加工后剩余壁厚的强度、修复加工工艺 等问题需要核算和分析。 5 强度核算 根据高压钢制阀门阀体壁厚 S b 计算公式 Sb = k0 = Dn ( k0 - 1 ) 2 +C ( 1) 测孔,阀体与衬套焊接处按照 GB 50235 - 1997 要 求加工出 V 形坡口。 衬套选用 ?168mm × 9mm 的 316L 无缝钢管和 8mm 的 316L 厚钢板, 要求配合 公差控制在 0. 1mm 以内。 衬套镶入阀体后, 外形 尺寸留有 1. 5mm 的加工余量。 图3 阀体镶套修复 [ σ] ( 2) [ ] 3P σ -槡 — —考虑腐蚀裕量后的阀体壁厚,mm 式中 S b — Dn — — —阀体中腔的最大内径,mm C— — —考虑铸造偏差、 工艺特性和介质腐蚀 等因素而附加的裕量,mm k0 — — —阀体外径与内径之比 〔σ〕 — — —材料的许用应力,MPa P— — —设计压力,MPa 已知阀体中腔的最大内径 D n = 240mm, 球阀 公称压力 P = 5. 0MPa, 阀体材质为 WCB , 根据碳 素钢铸件的力学性能知, WCB 碳素钢铸件的抗拉 强度 σ b = 485MPa,屈服强度 σ s = 250MPa,经计算 阀体最小壁厚 S b 为 8. 08mm, 圆整后取 9mm。 根 据石油、石油化工及有关工业用阀壳体壁厚要求, 查得 DN150 - PN300Lb 球阀的壁厚为 12. 0mm。 根 槡 衬套与阀体加工后进行组焊。焊接时,圆周方 向焊缝 8 等分对角段焊,控制焊接层间温度在 60℃ 以下,减小焊接变形。着色检查焊缝,不得有裂纹、 气孔、FUN88体育夹渣等缺陷。检查合格后按照初始测绘尺寸 加工阀体,要求垂直度、平行度、平面度偏差小于 0. 05mm,表面粗糙度 R a < 6. 3μm。车削加工后对焊 接部位进行第二次着色检查,确认焊缝质量合格后, 在 M6 检测孔内通入 0. 4MPa 的空气进行焊缝气密试 验。阀体检测合格后,更换全部密封组件组装球阀。 按照要求进行阀体强度和密封试验。 7 结语 球阀壳体冲蚀损坏的法兰接管壁厚加工去除 7mm,剩余最小壁厚为 14mm, 镶套修复后的球阀 壁厚可以满足强度要求。 阀体球室内径 240 mm × 126mm,内部空间足以满足焊接操作要求。 焊缝均 为环型焊缝并布置在阀体轴向平面 ,母材结构强度 大,焊接对阀体产生的变形量微小,可以通过衬套 与焊缝预留的加工量进行修补。阀体内部焊缝组装 后位于阀座下部,不和物料接触,可避免物料对焊 缝及热影响区的冲蚀。阀体预留的检测孔,在焊接 时可以排出衬套与阀体间隙内的气体防止变形 。阀 门在线使用后可检测内部泄漏情况。316L 材质在 系统类似工况使用情况良好,可以解决此部位阀体 冲蚀问题。并且修复费用低、周期短,能够及时解 决生产装置出现的问题。 参 〔1 〕 〔2 〕 据一般 工 业 用 钢 制 阀 门 壳 体 壁 厚 要 求 查 得 内 径 152mm - PN300Lb 阀 门 的 壁 厚 为 9. 6mm。 实 测 球 阀壳体最小壁厚,即冲蚀损坏的球阀法兰接管部位 的壁厚是 21mm。根据数据分析, 球阀壳体冲蚀损 坏的法兰接管壁厚可加工去除 7mm, 剩余最小壁 厚为 14mm 仍可满足阀门强度要求。 6 阀体镶套修复方法 将球阀解体, 彻 底 清 洗, 测 绘 阀 体 各 部 位 尺 , 寸 作为加工依据。按图 3 车削加工阀体、衬套和 法兰,要求同轴度和圆跳动偏差 < 0. 05mm, 表面 粗糙度 R a < 6. 3 μm, 并在阀体法兰处加工一个检 考 文 献 . 北 京: 机 械 工 业 出 版 社, 杨 源 泉. 阀 门 设 计 手 册 〔M 〕 1992. . 北京: 中国标准出版社, 洪勉成. 阀门设计计算手册 〔M 〕 1994. ( 收稿日期: 2011. 04. 01 )