本發(fā)明涉及一種小口徑球閥、截止閥的閥門焊接連接結(jié)構(gòu)，其主要用于天然氣行業(yè)小口徑、低壓力等級低溫管路中，屬于管道焊接技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

在天然氣行業(yè)中，存在大量的球閥、截止閥，由于其軟密封的密封等級高，可做到零泄漏，故而這類軟密封閥門在天然氣行業(yè)應(yīng)用廣泛。軟密封材料在200℃以上會損壞，在現(xiàn)場直接焊接閥門會使閥座損壞。因此，這類閥門常常需在制造廠就把袖管焊接上，到現(xiàn)場后再與管道焊接，這樣焊接時的高溫不會傳遞到軟密封材料。這類閥門工作條件惡劣，往往伴隨有易燃易爆介質(zhì)、低溫-162℃的工作環(huán)境，所以閥門與管路要求連接可靠。

在以往項目中，這種小口徑球閥、截止閥與袖管的連接一般采用以下兩種型式：

1、采用法蘭連接，這種結(jié)構(gòu)閥門特別是低溫閥門在密封面經(jīng)常發(fā)生泄漏；

2、采用承插焊連接(如圖1所示)，在規(guī)范hg/t20646.5《化工裝置管道材料技術(shù)規(guī)定》中規(guī)定，這種口徑的管道一般采用承插焊連接。這種結(jié)構(gòu)為保證連接強度，通常采用cl800lb球閥，閥門的造價高，且為角焊縫，焊縫難于拍片或超聲波探傷，只能做磁粉或滲透探傷，不能發(fā)現(xiàn)焊縫內(nèi)部缺陷，焊縫質(zhì)量難以保證，同時角焊縫使焊縫不連續(xù)，形成應(yīng)力集中破壞。

如果袖管和閥門端部太薄，焊接時易燒穿，連接部位強度低。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種小口徑球閥、截止閥的閥門焊接連接結(jié)構(gòu)，采用本發(fā)明能獲得更好的焊接結(jié)構(gòu)，降低工程造價。

根據(jù)本發(fā)明，提供一種閥門焊接連接結(jié)構(gòu)：它包括閥體，位于閥體內(nèi)的閥座、球體，與閥體連接的閥桿和閥蓋，與閥體的閥門端口連接的袖管，

袖管與閥門端口連接，所述閥門端口與袖管的連接端設(shè)置有坡口，閥門端口內(nèi)徑小于袖管內(nèi)徑，閥門端口的壁厚大于袖管壁厚，與袖管連接的閥門端口的管壁內(nèi)緣設(shè)有一條縮徑過渡斜邊，使得連接處的閥門端口的壁厚與袖管壁厚適配(相等或大致相等)，閥門端口與袖管為對焊結(jié)構(gòu)，坡口內(nèi)為焊料。

優(yōu)選地，縮徑過渡斜邊與閥門端口中心線的夾角為5-30°，優(yōu)選10-20°，更優(yōu)選約15°。

優(yōu)選地，閥門端口的壁厚為3.1-5.5mm，袖管的壁厚為2.77-3.91mm。閥門端口的壁厚比標(biāo)準(zhǔn)(asmeb16.34)中的壁厚要厚0.6-1.3mm。

優(yōu)選地，閥門端口內(nèi)徑小于袖管內(nèi)徑，相差2.76-3.48mm；閥門端口的壁厚大于袖管壁厚，相差0.6-1.3mm。例如，對于外徑21.3mm的管，袖管壁厚為2.77±0.3mm；外徑26.7mm的管，袖管壁厚為2.87±0.3mm；外徑33.4mm的管，袖管壁厚為3.38±0.3mm；外徑48.3mm的管，袖管壁厚為3.68±0.3mm；外徑60.3mm的管，袖管壁厚為3.91±0.3mm。

在一個實施方式中，坡口是由所要焊接在一起的閥門端口的邊緣與袖管的邊緣形成的一個扇形部分，該扇形部分的角度(α角)為60-85°，更優(yōu)選75±5°。閥門端口的邊緣與袖管的邊緣均呈錐體形或截頭錐體形。

進一步地，在坡口的下方具有一段間隙部(也可不設(shè)置間隙部)，間隙部的高度可以是0-1.3mm(占管壁厚度的1/3～1/5)，優(yōu)選0-1mm，寬度可以是0-1.0mm，例如0.3-1.0mm，優(yōu)選0-0.5mm。

該實施方式適合于3-6mm管壁厚度(袖管壁厚)。

在另一個實施方式中，坡口為一個條縫結(jié)構(gòu)，縫隙寬度為0-0.5mm。該實施方式適合于2.5-3mmm管壁厚度(袖管壁厚)。

優(yōu)選的是，袖管材質(zhì)與閥體材質(zhì)相同或相近。

優(yōu)選的是，袖管與閥體的材質(zhì)均為奧氏體不銹鋼。

在本發(fā)明中，袖管壁厚等級提高至sch40s，以控制端部壁厚在2.5mm以上，易于焊接和檢驗，提高了焊縫的可靠性。

在本發(fā)明中，閥門與袖管的選擇如表1所示：

表1閥門及袖管選擇

在本發(fā)明中，閥門與袖管的端部尺寸如表2所示：

表2閥門與袖管端部尺寸

本發(fā)明另外提供了一種閥門與袖管焊接連接方法，該方法包括以下步驟：

1)設(shè)計閥門端口的壁厚為3.1-5.5mm，袖管的壁厚為2.77-3.91mm，且閥門端口的壁厚比袖管的壁厚大0.6-1.3mm，在所要焊接在一起的閥門端口的邊緣與袖管的邊緣設(shè)計坡口，在與袖管連接的閥門端口的管壁內(nèi)緣設(shè)有一條縮徑過渡斜邊，使得連接處的閥門端口的壁厚與袖管壁厚適配；2)采用對焊方式，通過氬弧焊、單面焊、雙面成型方法，將閥門端口與袖管焊接在一起。焊接電流一般控制在50～230a，優(yōu)選70～120a，焊接速度可以為150-210mm/min，電極直徑可以為1.8-2.5mm，正面保護氣體為氬氣和氫氣、背面保護氣體為氬氣，電弧高度可以為1.5-2mm。

優(yōu)選地，在步驟1)中，進一步優(yōu)選斜邊與閥門端口中心線的夾角為5-30°，優(yōu)選10-20°，更優(yōu)選約15°。

優(yōu)選地，步驟1)中，坡口是由所要焊接在一起的閥門端口的邊緣與袖管的邊緣形成的一個扇形部分，該扇形部分的角度(α角)為60-85°，更優(yōu)選75±5°。閥門端口的邊緣與袖管的邊緣均呈錐體形或截頭錐體形，或者坡口為一個條縫結(jié)構(gòu)，縫隙寬度為0-0.5mm。

優(yōu)選地，該方法還包括以下步驟：

3)焊后進行100％射線探傷檢查；

4)閥門與袖管整體進行固熔處理；

5)閥門與袖管整體進行壓力試驗，試驗壓力為閥門壓力等級的1.5倍。

該方法主要用于設(shè)計壓力為150lb級的小口徑低溫管路中，其中閥門與袖管采用對焊連接，所述的小口徑是指dn≤2”。

在本發(fā)明中，閥門壓力等級采用150lb，袖管設(shè)計壓力不小于閥門壓力等級。優(yōu)選采用鎢極氬弧焊，氬氣純度為99.99％，單面焊，雙面成型。

在本發(fā)明中，焊接電流的控制如表3所示：

表3焊接電流的控制

在本發(fā)明中，通常球閥閥座材料為pctfe或ptfe，這種材料在200℃以上會損壞，在現(xiàn)場直接焊接閥門會使閥座損壞，因此，需在制造廠在閥門兩端焊接袖管，閥門到現(xiàn)場后，再完成袖管與管道的焊接，避免現(xiàn)場焊接時產(chǎn)生的高溫損壞閥座。

在本發(fā)明中，管道舉例說明如表4所示：

表4管道說明

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有的有益效果：

1、采用本發(fā)明的閥門焊接連接結(jié)構(gòu)及焊接連接方法，閥門壓力等級由800lb降為150lb，整體工程造價降低20％以上。

2、本發(fā)明中閥門與袖管采用對焊連接，能夠獲得更好的焊接結(jié)構(gòu)，其焊縫連續(xù)受力好，焊縫質(zhì)量易保證；

3、本發(fā)明中可采用鎢極氬弧焊，單面焊，雙面成型；

4、采用本發(fā)明的閥門焊接連接結(jié)構(gòu)及焊接連接方法，焊后可以進行100％射線探傷檢查，能發(fā)現(xiàn)焊縫內(nèi)部缺陷，提高焊接可靠性。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有技術(shù)承插焊閥門焊接連接結(jié)構(gòu)圖；

圖2為本發(fā)明的對焊閥門焊接連接結(jié)構(gòu)圖；

圖3為本發(fā)明中袖管壁厚為2.5～3mm時的對焊坡口型式示意圖；

圖4為本發(fā)明中袖管壁厚為3～5mm時的對焊坡口型式示意圖。

附圖標(biāo)記：1：閥體；2：袖管；3：閥門端口；4：坡口；5：閥蓋；6：閥桿；7：閥座；8：球體。9：縮徑過渡斜邊；фd1：閥門端部內(nèi)徑；фd2：袖管內(nèi)徑；s1：閥門端口壁厚；s2：袖管壁厚。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖通過具體實施方式來進一步說明本發(fā)明。

如圖2所示，一種閥門焊接連接結(jié)構(gòu)：它包括閥體1，位于閥體內(nèi)的閥座7、球體8，與閥體連接的閥桿6和閥蓋5，與閥體的閥門端口3連接的袖管2，

袖管2與閥門端口3連接，所述閥門端口3與袖管2的連接端設(shè)置有坡口4，閥門端口3內(nèi)徑(d1)小于袖管2內(nèi)徑(d2)，閥門端口的壁厚(s1)大于袖管壁厚(s2)，與袖管連接的閥門端口的管壁內(nèi)緣設(shè)有一條縮徑過渡斜邊9，使得連接處的閥門端口的壁厚與袖管壁厚大致相等，閥門端口與袖管為對焊結(jié)構(gòu)，坡口4內(nèi)為焊料。

斜邊9與閥門端口中心線的夾角為5-30°，優(yōu)選10-20°，更優(yōu)選約15°。

閥門端口的壁厚為3.1-5.5mm，袖管的壁厚為2.77-3.91mm。閥門端口的壁厚比標(biāo)準(zhǔn)(asmeb16.34)中的壁厚要厚0.6-1.3mm。

閥門端口內(nèi)徑小于袖管內(nèi)徑，二者相差2.76～3.48mm；閥門端口的壁厚大于袖管壁厚，二者相差0.6～1.3mm。例如，對于外徑21.3mm的管，袖管壁厚為2.77±0.3mm；外徑26.7mm的管，袖管壁厚為2.87±0.3mm；外徑33.4mm的管，袖管壁厚為3.38±0.3mm；外徑48.3mm的管，袖管壁厚為3.68±0.3mm；外徑60.3mm的管，袖管壁厚為3.91±0.3mm。

在一個實施方式中，如圖4所示，坡口是由所要焊接在一起的閥門端口的邊緣與袖管的邊緣形成的一個扇形部分，該扇形部分的角度α為60-85°，更優(yōu)選75±5°。閥門端口的邊緣與袖管的邊緣均呈錐體形或截頭錐體形。

進一步地，在坡口的下方具有一段間隙部，間隙部的高度a可以是0-1.3mm(占管壁厚度的1/3～1/5)，優(yōu)選0-1mm，寬度b可以是0-1.0mm，例如0.3-1.0mm，優(yōu)選0-0.5mm。

該實施方式適合于3-6mm管壁厚度(閥門端口的壁厚與袖管壁厚)。

在另一個實施方式中，如圖3所示，坡口為一個條縫結(jié)構(gòu)，縫隙寬度c為0-0.5mm，優(yōu)選0.2-0.5mm。該實施方式適合于2.5-3mmm管壁厚度(袖管壁厚)。

袖管材質(zhì)優(yōu)選與閥體材質(zhì)相同或相近。優(yōu)選的是，袖管與閥體的材質(zhì)均為奧氏體不銹鋼。

在本發(fā)明中，袖管壁厚等級提高至sch40s，以控制端部壁厚在2.5mm以上，易于焊接和檢驗，提高了焊縫的可靠性。

上述閥門焊接連接結(jié)構(gòu)的焊接連接方法包括：1)設(shè)計閥門端口的壁厚為3.1-5.5mm，袖管的壁厚為2.77-3.91mm，且閥門端口的壁厚比袖管的壁厚大0.6-1.3mm，在所要焊接在一起的閥門端口的邊緣與袖管的邊緣設(shè)計坡口，在與袖管連接的閥門端口的管壁內(nèi)緣設(shè)有一條縮徑過渡斜邊，使得連接處的閥門端口的壁厚與袖管壁厚適配；2)采用對焊方式，通過氬弧焊、單面焊、或雙面成型方法，將閥門端口與袖管焊接在一起。

優(yōu)選地，在步驟1)中，斜邊9與閥門端口中心線的夾角為5-30°，優(yōu)選10-20°，更優(yōu)選約15°。

焊接電流一般控制在50～230a，優(yōu)選70～120a，焊接速度可以為150-210mm/min，電極直徑可以為1.8-2.5mm，正面保護氣體為氬氣和氫氣、背面保護氣體為氬氣，電弧高度可以為1.5-2mm。該方法主要用于設(shè)計壓力為150lb級的小口徑低溫管路中，所述的小口徑是指dn≤2”。優(yōu)選的是，閥門3壓力等級為150lb。

優(yōu)選的是，該方法還包括以下步驟：

3)焊后進行100％射線探傷檢查；

4)閥門端口3與袖管2整體進行固熔處理；

5)閥門端口3與袖管2整體進行壓力試驗，試驗壓力為閥門壓力等級的1.5倍。

試驗證明，采用本發(fā)明的閥門焊接連接結(jié)構(gòu)，閥門壓力等級由800lb降為150lb，整體工程造價降低20％。

實施例1

制作如圖1所示的兩組閥門焊接連接結(jié)構(gòu)，它包括閥體1，位于閥體內(nèi)的閥座7、球體8，與閥體連接的閥桿6和閥蓋5，與閥體的閥門端口3連接的袖管2，袖管2與閥門端口3的外徑分別為21.3mm、26.7mm，對應(yīng)的袖管壁厚分別為2.77mm、2.87mm，閥門端口的壁厚比袖管壁厚分別大0.6mm、0.8mm。

袖管2與閥門端口3對焊連接，所述閥門端口3與袖管2的連接端設(shè)置有坡口4，坡口4為圖3所示結(jié)構(gòu)，閥門端口與袖管為對焊結(jié)構(gòu)，坡口內(nèi)為焊料。與袖管連接的閥門端口的管壁內(nèi)緣設(shè)有一條縮徑過渡斜邊9，使得連接處的閥門端口的壁厚與袖管壁厚適配，斜邊與閥門端口中心線的夾角為約15°。本實施例能夠獲得更好的焊接結(jié)構(gòu)，其焊縫連續(xù)受力好，焊縫質(zhì)量易保證。閥門壓力等級由800lb降為150lb。

實施例2

制作如圖1所示的三組閥門焊接連接結(jié)構(gòu)，它包括閥體1，位于閥體內(nèi)的閥座7、球體8，與閥體連接的閥桿6和閥蓋5，與閥體的閥門端口3連接的袖管2，袖管2與閥門端口3的外徑分別為33.4mm、48.3mm、60.3mm，對應(yīng)的袖管壁厚分別為3.38mm、3.68mm、3.91mm，閥門端口的壁厚比袖管壁厚分別大0.8mm、1.0mm和1.2mm。

袖管2與閥門端口3對焊連接，所述閥門端口3與袖管2的連接端設(shè)置有坡口4，坡口4為圖4所示結(jié)構(gòu)，閥門端口與袖管為對焊結(jié)構(gòu)，坡口內(nèi)為焊料。坡口包括一個扇形部分和坡口下方的間隙部，扇形部分的角度為75°。間隙部的高度是0.7-1.2mm，寬度為是0.4-0.5mm。與袖管連接的閥門端口的管壁內(nèi)緣設(shè)有一條縮徑過渡斜邊9，使得連接處的閥門端口的壁厚與袖管壁厚適配，斜邊與閥門端口中心線的夾角為約15°。本實施例能夠獲得更好的焊接結(jié)構(gòu)，其焊縫連續(xù)受力好，焊縫質(zhì)量易保證。閥門壓力等級由800lb降為150lb。

根據(jù)2015年國內(nèi)幾個閥門廠的報價，1”800lb的頂裝式低溫球閥報價平均為：32176元；1”150lb的頂裝式低溫球閥報價平均為：21513元；即改為150lb后可節(jié)省投資33％，考慮到150lb閥體端部的少量變化(不超過10％)和市場價格變化(不超過15％)，實際節(jié)省投資應(yīng)大于25％。隨著閥門口徑的加大，價差還會更大。由此可見本發(fā)明經(jīng)濟效益顯著。