（ 3）
中阀体平均局部一次薄膜应力 σa 和总体一次
薄膜应力 σc 为
σa
=
fN
+ fS + AT
fY（Biblioteka 4）σc=PRXS teff
（ 5）
在接管相交处的最大局部一次薄膜应力 Pc max 、
许用应力 Pc、接 管 的 最 大 许 用 工 作 压 力 P1max 和
P2max 为
Pc max = ［ （ 2σa － σc ） ，σc］
A42 = 0. 5 L42 2
fn ———接管材料系数
fn
=
Sn S
Sn———设计温度时接管的许用应力，M Pa
fr ———补强板材料系数
fr =
Sp S
Sp———设计温度时补强板的许用应力，M Pa
fN ———外伸接管由内压所引起的力，N
fN = PRxn （ L H － t）
fS ———在中阀体由内压所引起的力，N
锻件机加工或热处理之前机加工至基本完成产 品的外廓之后应按照 A275 进行磁粉检测或按 E165 进行液体渗透检测。
作者简介： 张清明 （ 1959 － ） ，高级工程师，从事阀门产品研究和设计等工作。
2011 年第 6 期
阀
门
— 17 —
表 1 焊缝许用应力
无损检测
双面焊 全焊透
单面焊 全焊透
fS = PRxs （ L R + tn ）
fY ———由内压所引起的不连接力，N
fY = PRxs Rnc
R xn ———用于力计算的接管半径，m m
( ) Rxn = ln
tn Rn + te
Rn
R xs ———用于力计算的中阀体半径，m m
( ) Rxs = ln
teff Re + teff
Re
— 16 — 文章编号： 1002-5855 （ 2011） 06- 0016- 04
阀
门
2011 年第 6 期
全焊接球阀阀体焊接工艺的分析
张清明1 ，张 磊2 （ 1. 开维喜阀门集团有限公司 淅江 温州 325105； 2. 浙江隆成阀门有限公司 淅江 温州 325105）
摘要 介绍了全焊接球阀的制造和焊接技术，重点论述了其阀体焊接的结构型式、工艺方
单面焊环 向无垫块
100% 探伤 局部探伤
［σ］ 0. 85［σ］
0. 9［σ］ 0. 8［σ］
无法探伤
0. 6［σ］
许用剪应力［τ'］= 0. 65［σ］
材料 碳素钢、低合金钢
高合金钢
［σ］
σb /3. 0
σs /1. 6
σb /3. 0
σs /1. 5
表 2 焊接接头系数 E
类型
检测要求
双面焊全焊透对接接头
te ———补强板厚度，m m
A1 ———由中阀体提供的面积，mm2
A1 = t LR
A2 ———接管提供的面积，mm2
A2 = tn LH
A3 ———补强板提供的面积，mm2
A3 = W te
A41 ———外部焊缝提供的面积，mm2
A41 = 0. 5 L41 2
A42 ———补强板与中阀体焊缝提供的面积，mm2
Abstract： Introduced the fully w elded ball valve manufacturing and w elding technology，w ith emphasis on structural type of w elding，process methods，design features and calculation process． Key words： full w elded ball valve； w elding specification； design and calculation． tif； Structure
根据工况条件，可采用双倍运动阀座、双级密 封阀座和注脂密封阀座。
双倍运动阀座 （ 图 2） 是进口压力产生的密封 力，使阀座压紧球体，密封圈产生弹塑性变形实现 密封。当中腔压力大于出口压力时，使阀座压紧球 体，密封圈产生弹塑性变形实现密封。它在使用 时，一旦上游密封意外失效产生泄漏，下游阀座实 现密封。
多，焊缝成形差。焊接速度较大时，熔化金属量不 足，容易产生咬边。实际焊接时，为了提高生产率， 在增加焊接速度的同时必须加大电弧功率，才能保 证焊缝质量。焊接速度一般为 200 ～ 300mm / min。
（ 4） 焊丝直径 焊接电流、电弧电压和焊接速度一定时，熔深 与焊丝直径成反比关系，但这种反比关系随电流密 度的增加而减弱。焊丝材料选 H08M nA （ 碳钢） 、 H10M oCrA （ 合 金 钢 ） ， 焊 丝 直 径 一 般 取 1. 2 ～ 2. 0mm。 （ 5） 焊剂 焊剂在焊接过程中起隔离空气、保护焊缝金属 不受空气侵害和参与熔池金属冶金反应的作用。当 焊丝确定后，配套用的焊剂直接影响焊缝金属的力 学性能 （ 特别是塑性及低温韧性） 、抗裂性能、焊 接缺陷发生率及焊接生产率等。焊剂应具有良好的 冶金性能和工艺性能，焊剂常选用 HT431。 4 预防焊接变形 全焊接球阀在焊接过程中会产生中阀体和左右 体阀座配合位置的尺寸变形。因此焊接过程中应采 取预防措施。 （ 1） 焊接时采用能量高的热源。 （ 2） 选择合理的工艺参数、坡口形式和低能 量输入。 （ 3） 限 制 和 缩 小 焊 接 受 热 面 积，强 制 冷 却 （ 水冷或铜垫板） 焊接件。 （ 4） 选用细焊丝，低速度，控制每层间隔温 度在 50 ～ 80℃ 。 （ 5） 安排合理的装配和焊接顺序。 5 结论 全焊接球阀应严格控制阀体材料的化学成分， 选用合理的焊丝、焊剂及工艺参数，采用窄间隙坡 口多道多层焊接，适时控制焊接过程中的层间温 度，满足焊接加工的要求。
图 5 整体全熔透焊缝
图 2 双倍运动阀座
图 6 安放式全焊透焊缝
— 18 —
阀
门
2011 年第 6 期
（ a） 单边 V 形焊缝 （ b） 双边 V 形焊缝 （ c） 角焊缝 （ d） Y 形焊缝
图 7 焊接连接方式
图 8 中阀体穿透孔处厚度补强
3. 3 补强圈计算 对整体补强接管
L RZ min = ［槡Re t，2Rn］
图 4 注脂密封式阀座
3 焊接 3. 1 焊接规范
焊接时，坡口应保持平整，不得有裂纹、分层 及夹渣等缺陷。焊接后，对焊缝外观质量进行自 检。按规定进行焊缝标识和填写焊接记录，并按有 关标准进行无损探伤检测。 3. 2 焊接方法
中阀体 与 接 管 接 头 可 采 用 整 体 全 熔 透 焊 缝 （ 图 5） 和安放式全焊透焊缝 （ 图 6） 。中阀体与左 右体接头焊接时，左右体应有变形槽，其深度适量 （ 图 7） 。中阀体穿透孔应用补强圈补强 （ 图 8） 。
Pc≤1. 5SE
P1max
=
2Ap AT
Pc －
RXS teff
（ 6）
P2max
=S
（
t RXS
）
（ 7）
式中
L R ———中阀体端面至接管外径的距离，m m R e ———中阀体有效承压半径，m m Re = 0. 5D t———中阀体开孔处的厚度，mm
R n ———接管内半径，m m W ———补强板宽度，m m
全焊接球阀 （ 图 1） 的主要部件采用锻造加 工。中阀体允差在任何截面处最大和最小内径之差 应不超过所测量横截面处公称直径的 1% ，直径可 以在内侧或外侧测量。当横截面通过开孔时，则内 径允差可允许增加开孔内径的 2% 。 2. 2 焊缝应力
钢制压力容器采用的焊缝许用应力见表 1。 2. 3 焊接接头
两焊接接头必须有定位圆基准。焊接接头系数 E 见表 2。 2. 4 中阀体开孔
中阀体接管应是圆形的，其内径与壁厚之比不
超过 400。当设计压力≤PN 25 及两相邻开孔中心 的间距大于两孔直径之和的两倍，并且接管公称外 径≤89mm 时，阀体开孔可不采用补强结构。
图 1 全焊接锻钢球阀
补强结构分为整体补强和补强圈补强 2 种。整 体补强是增加中阀体的厚度或用全焊透的结构形式 将厚壁接管或整体补强锻件与中阀体相焊。补强圈 补强是补强件与接管和中阀体的焊接。
对带补强板的接管
L R1 min = ［槡Re t，W］
L R2 min = ［槡（ Re + t） （ t + te ） ］
（ 1）
L R3 = 2Rn
（ 2）
L RP min = ［L R1 ，L R2 ，L R3］
靠近开孔接管处的有效总面积 AT 为
A T = A1 + fn A2 + A41 + A42 + fr A3
2. 5 材料 阀体采用碳素钢或低合金钢，如 ASTM A105、
A694、A350 和 A516 等。 当 材 料 碳 含 量 超 过 0. 35% 时，则此材料不得采用焊接制作，包括附件 的焊接。在任何情况下，接管材料的屈服强度不应 低于中阀体材料在 设 计 温 度 下 屈 服 强 度 的 80% 。 如果使用了较低屈服强度的材料，则由此件材料所 提供的面积应按接管材料屈服强度对中阀体材料屈 服强度的反比增加。如果接管材料或焊缝金属的屈 服强度高于中阀体材料的屈服强度，则补强要求不 能降低。 2. 6 阀座
法、设计要点和计算过程。
关键词 全焊接球阀； 焊接规范； 设计与计算； 结构型式
中图分类号： TH134
文献标识码： A
Analysis of welding technology on full welded ball valve
ZHANG Qing-ming1 ，ZHANG Lei2