管线球阀过渡段材料的坡口形式
长输管线用全焊接球阀焊接工艺
长输管线用全焊接球阀焊接工艺(1)时间:2009-11-21来源:合肥通用机械研究院编辑:陶国庆1、概述阀门是长输油气管道为实现集输、分输和调节输量,以及为实现站内循环、设备连通、倒罐、越站和清管器收发等作业所使用的控制部件。
阀门既是保证管道运行安全的设备,又是进行管道输送自动控制和运行调度的主要工艺设备。
在长输管线阀门中,球阀使用较多。
在国家重点管道工程中,主干线截断阀全部采用进口大口径全焊接球阀,要求使用寿命必需达到30年及以上。
本文主要从全焊接球阀阀体的焊接材料、焊接方法、焊接结构、焊接工艺及相关试验等方面进行总结。
2、阀体与焊接材料2.1、阀体材料阀体通常采用碳素钢或低合金钢, 如ASTMA105、A694、A350和A516等,其化学成分对焊接时结晶裂纹的形成有着重要影响。
焊接时,焊缝中的S和P等杂质在结晶过程中形成低熔点共晶。
其中S对形成结晶裂纹影响最大,但其影响又与钢中其他元素含量有关,如Mn 与S结合成MnS而除硫,从而对S的有害影响起抑制作用。
Mn还能改善硫化物的性能、形态及其分布等。
因此,为了防止产生结晶裂纹, 对焊缝金属中的Mn/S 值有一定要求。
Mn/S值多大才有利于防止结晶裂纹,还与含碳量有关。
含C量愈高,要求Mn /S值也愈高。
Si、Ni及杂质的过多存在也会增加S的有害影响。
严格控制阀体材料采购时的化学成分,制定相关的材料采购标准,是有效避免阀体焊接时产生结晶裂纹的有效途径之一。
2.2焊丝与焊剂(1)焊丝焊丝主要作为填充金属向焊缝添加合金元素,其化学成分和物理性能不仅影响焊接过程中的稳定性、焊接接头性能和质量,同时还影响着焊接生产率。
焊丝材料主要根据阀体材料选择。
对常用阀体材料,通常所选用的焊丝材料有碳素钢焊丝(如H08MnA)和低合金钢焊丝(如H10Mn2)等。
同时,焊丝直径的选择对焊缝形状也有着较大影响,在焊接电流、电弧电压和焊接速度一定时,焊缝熔深与焊丝直径成反比,熔宽与焊丝直径成正比。
高压管道坡口形式
高压管道坡口形式一、引言随着工业的发展和能源需求的增加，高压管道的使用广泛应用于石油、天然气、化工等领域。
高压管道的安全性和可靠性对于保护人民生命财产安全至关重要。
而高压管道的坡口形式作为连接管道的重要部分，具有重要的结构和功能。
二、高压管道的坡口形式1. 焊接坡口焊接坡口是高压管道连接的常见形式之一。
它通过焊接的方式将两段管道连接在一起，通常采用电弧焊、气体保护焊等焊接方法。
焊接坡口具有结构简单、连接牢固、耐高温等特点，广泛应用于高压管道的连接。
2. 张紧法兰连接张紧法兰连接是高压管道连接的另一种常见形式。
它通过法兰和螺栓的紧固连接来实现管道的连接。
张紧法兰连接具有安装方便、拆卸方便、可重复使用等特点，适用于一些需要频繁维修和更换的场合。
3. 橡胶接头连接橡胶接头连接是一种具有弹性的连接形式。
它通过橡胶接头将两段管道连接在一起，具有耐压性好、吸震能力强等特点。
橡胶接头连接适用于一些需要吸震和减少振动的场合。
4. 螺纹连接螺纹连接是一种常见的连接方式。
它通过螺纹的紧固连接来实现管道的连接。
螺纹连接具有结构简单、安装方便等特点，适用于一些小口径、低压的管道。
三、高压管道坡口形式的选择因素1. 工作压力高压管道的工作压力是选择坡口形式的重要因素之一。
在工作压力较高的情况下，一般会选择焊接坡口或张紧法兰连接，以确保连接的牢固性和密封性。
2. 管道材料管道材料的选择也会影响坡口形式的选择。
不同的材料具有不同的耐压和耐温能力，需要根据管道材料的特性选择合适的坡口形式。
3. 使用环境使用环境的要求也是选择坡口形式的考虑因素之一。
如果管道处于震动或振动环境中，橡胶接头连接可能是一个较好的选择。
4. 维修和更换需求如果管道需要频繁维修和更换，张紧法兰连接可能更适合，因为它具有拆卸方便、可重复使用的优点。
四、高压管道坡口形式的设计要求1. 强度要求高压管道的坡口连接需要具有足够的强度，以承受工作压力和外部负载。
坡口连接的设计要满足相关的强度计算和强度检验标准。
管线球阀介绍
管线球阀介绍管线球阀概述用管线输送液体或气体在近年来获得了迅速的发展。
长输管线（长距离输送管道）上使用的阀门被称为管线阀门。
管线阀门（球阀、闸阀、止回阀和旋塞阀等）是一种满足管道运输的特殊要求并具备特殊功能的专用阀门。
对于管线球阀其技术标准是美国石油协会颁发的API6D 和国际标准 ISO 14313。
这种球阀全通径、低流阻，作为长输管线用阀已得到快速的发展。
管线球阀技术性能长输管线的实际工况环境恶劣，其安装从北极圈到赤道，从高山到海底，从高原到沙漠，其间穿过地震带、沼泽地、冻土层、江河、湖泊和山坡，有的架设，有的直埋地下，在野外操作，维修困难，要求 30 年使用寿命。
长输管线一般输送的介质为原油和天然气，虽经处理但介质含有硫化物、杂质及异物，且要求零级密封。
因此，对管线球阀提出了严格的技术要求。
（1）强度和韧性阀门除了承受内部介质压力之外，尚需承受由于环境温度变化而引起的轴向拉力和压力。
考虑滑坡，地面沉降，洪水而引起的外部载荷，在寒带及冰冻地区尚需考虑材料低温冲击韧性，防止低温脆性断裂。
对于全焊接阀体球阀，焊缝及热影响区，需要按照断裂力学理论，考虑其断裂韧性。
（2）零级密封阀门要求零级密封，以确保对下游端管线的有效截断。
考虑介质中金属颗粒对零级密封的影响，金属对金属密封作为初级密封，PTFE/橡胶对金属作为次级密封，以及一旦密封失效时应采取紧急密封措施。
（3）失火安全和防静电管线球阀设计需考虑失火安全。
一旦失火，阀门的外漏和内漏不能超过API607 规定的泄漏标准。
球体被非金属材料夹持，可能产生静电，必须与阀体导通，在24V DC 下，电阻值 <>（4）DBB 功能（Double Brock & Bleed）在阀腔排泄时，上游端阀座和下游端阀座应同时自动切断，以确保排放时的安全。
（5）防止阀腔压力的夹持无论阀门处于开启或关闭位置，均应防止介质在阀腔中被夹持。
如果介质可能夹持。
钢结构常用焊接接头坡口形式分类图集(精)
焊接接头坡口形式和尺寸的标记符合下列规定:单面或双面焊接代号反面衬垫类型代号坡口形式代号接头形式代号焊接方法及焊透种类代号1、焊接方法及焊透种类代号:代号焊接方法焊透种类GC 气体保护电弧焊药芯焊丝自保护焊完全焊透GP 部分焊透SC埋弧焊完全焊透SP 部分焊透SL 电渣焊完全焊透2、接头形式代号:代号接头形式B 对接接头T T型接头C 角接接头3、坡口形式代号:代号接头形式I I型坡口V V型坡口X X型坡口L 单边V型坡口K K型坡口对接焊缝坡口形状和尺寸 (板对接、型钢对接焊缝编号标记坡口形状示意图板厚(mm 焊接位置坡口尺寸(mm 备注1 GC-BI-2δb3≤δ<8 F b=0-3全熔透坡口清根2 GC-BL-2δbpα8≤δ<18 Fα=45°b=0-3 p=0-3全熔透坡口清根3 GC-BX-2δα1α2pHb18≤δ<40 Fα1=45°α2=60°b=0-3 p=0-3H=(32p -δ 全熔透坡口清根4 SC-BI-2δb8≤δ<20 F b=0全熔透坡口清根5SC-BV-2δbpα20≤δ<40 F α=60°b=0 p=6全熔透坡口清根6 SC-BX-2 δα2α1Hpb40≤δ<60 Fα1=45°α2=60°b=0 p=5H=(32p -δ 全熔透坡口清根注:板对接焊缝优先选用埋弧焊箱型主焊缝坡口形状和尺寸焊缝编号标记坡口形状示意图板厚(mm 焊接位置坡口尺寸(mm 备注7SC-CL-B1δtb αp10≤δ<20F α=45°b=6 p=0-1全熔透坡口8 SC-CV-B1tb δpα1α220≤δ<40Fα1=20°α2=15° b=8 p=0-1 全熔透坡口9SP-CL-1αδHb tδ<20 mm F α=60°b=0mm H=t/2部分熔透坡口10 SP-CV-1tαb δHδ≥20mm Fα=60°b=0mm H=t/2且不小于14mm部分熔透坡口焊接H型钢与十字柱主焊缝埋弧焊坡口形状和尺寸焊缝编号标记坡口形状示意图板厚(mm焊接位置坡口尺寸(mm备注11 SC-TI-2 δb6≤δ<14 F b=0全熔透坡口清根12 SC-TK-2δα1α2H pb14≤δ≤40 F α1=45°α2=60°b=0p=5H=(32p-δ全熔透坡口清根13 SP-TI-2 δb6≤δ<18 F b=0部分熔透坡口单侧熔深至少达到δ/314 SP-TL-2 δbαH18≤δ≤25 Fα=60°b=0mmH=t/2且不小于14mm部分熔透坡口15 SP-TK-2 δααH1H2Pb25<δ≤40 Fα=60°b=0H1=H2=δ31p=δ-H1-H2部分熔透坡口CO2 气体保护焊 T 型接头坡口形状和尺寸焊缝编号标记坡口形状示意图板厚（mm）焊接位置坡口尺寸（mm）备注δ α =45° α 16 GC-TL-2 6≤δ ＜20 b Fb=0-3 p=0-3 全熔透坡口清根p α 1=45° δ α1 α2 b α 2=60° 20≤δ ≤40 F b=0-3 p=0-3 2 H= ( p 3 17 GC-TK-2 全熔透坡口清根H p δ α =45° α b 18 GC-TL-B1 δ ≥8 Fb=6 p=0-1 全熔透坡口p δ α =45° α 19 GP-TL-2 10≤δ ≤20 b F b=0 H=δ /2 部分熔透坡口H δ bα =45° b=0 20＜δ ≤40 F 1 H1=H2= 3 α 20 GP-TK-2 α 部分熔透坡口 H1 P H2 p=δ -H1-H2电渣焊坡口形状和尺寸焊缝编号标记坡口形状示意图板厚（mm）焊接位置坡口尺寸（mm）备注28 50 21 SL G δ ≤25 G=22 全熔透28 50 δ 22 SL G δ ≥25 G=25 全熔透δ。
焊接接头及坡口形式
焊接接头及坡口形式一、接头的分类接头是由两个或两个以上零件用焊接方法连接的，焊接结构通常由若干个焊接接头组成。
对接焊头；T 型接头（十字）搭接接头角接接头端接接头；在结构中的作用：（1）工作接头：工作力的传递；（2）联接接头：更主要的作用是作焊接的办法使更多的焊接连接成整体，起连接作用。
通常不做强度计算。
（3）蜜封接头：防止泄漏是其主要作用。
1．对接接头从受力的角度看，受力状况好，应力集中程度小，材料消耗少，变形也较小。
往往在接头开坡口。
2．T型和十字接头将相互垂直的焊件用角焊缝边接起来的接头，分焊透、不焊透两种，接头焊透，要根据坡口的T型和十字接头承受动载能力而定，不焊透的T型和十字接头承受力是不周的。
3．搭接接头°是指两个焊接部分重叠在一起。
搭接接头应力分布不均匀，强度较低。
4．角接头是指两个焊件的端面构成大于30°、小于是135°夹角，用焊接连接起来的接头。
5．端接接头是指将两构件重叠放置或两焊件之间的夹角不大于30°，用焊接边接起来的接头。
二、坡口的形式和坡口尺寸1．坡口的形式主要是保证焊接接头的质量和方便焊接、使焊缝根部焊透。
选用何种坡口形式，主要取决于焊接的方法、焊接的位置、焊件的厚度、焊缝熔透要求。
选择坡口应注意如下问题：1)坡口的加工条件；2)可焊接性；3)焊接材料的消耗生产成本；4)焊接变形如何；常用的坡口形式：1）I型2）V型3）双Y型4）U型5）双Y形2．坡口的作用1）确保焊接电源深入到坡口根部间隙处；2）操作清除焊渣；3）调节熔敷金属比例，提高焊接接头综合性能；3．坡口的加工加工方法的选择：（1）剪边：用剪板机剪切加工；（2）刨边：用刨床或刨边机加工；（3）车边：用车床和专用管贡上加工；（4）热切割：用气体火焰或等离子弧加工；（5）碳弧切割：清理焊根时开坡口；（6）铲削或磨削：手工或风动工具铲削坡口；4．坡口尺寸1）坡口角度：两坡面之间的夹角；符号a表示。
高压管道坡口形式
高压管道坡口形式
高压管道坡口形式是指将两根或多根管道通过坡口连接在一起，以实
现管道的连续运输和输送。
根据不同的设计和使用要求，高压管道坡
口形式可以分为焊接坡口、螺纹坡口、法兰坡口等几种形式。
首先是焊接坡口，它是一种较为常见的高压管道连接方式，也是力学
性能最好的连接形式之一。
这种连接方式需要将要连接的两根管道切
割成坡口形状，再采用焊接的方式将它们连接在一起。
焊接坡口具有
结构简单、耐高压、接口光滑等优点，但需要许可证人员的操作技术，成本也较高。
其次是螺纹坡口，它是一种便于拆卸的连接方式，适用于施工和检修。
这种连接方式通常需要在管道端部加工螺纹，然后通过螺纹将两根管
子拧紧，达到连接的目的。
螺纹坡口具有方便拆卸、可重复使用等优点，但在输送高温、高压、易燃气体等场合不太适用。
法兰坡口是高压管道连接的一种常见形式，它需要在管道的末端安装
具有法兰形状的管道接头，然后通过法兰螺栓将两根管道连接在一起。
法兰坡口具有连接紧密，结构牢固，便于拆卸维修等优点，但设计和
制造成本相对较高。
一般来说，在高压管道的设计和使用中，需要根据具体的场合和要求选择合适的坡口形式。
而对于一些高温、易燃气体等特殊场合，需要采用更为严格的坡口设计和操作规范，以确保管道的稳定运行。
总之，高压管道坡口形式是管道连接中的重要环节。
不同的坡口形式有其各自的优缺点，在选择的过程中需要综合考虑使用场合、运行要求、成本等因素来进行权衡取舍，并确保按照标准规范的要求进行设计和操作，以确保管道的安全稳定运行。
管线球阀的设计_1
管线球阀的设计1阀体的设计可分为全焊接阀体设计和分体式阀体设计。
全焊接阀体设计有筒状结构和球状结构，筒状结构是双焊缝，焊接进程热量输入大，残余应力复杂，轴向和径向变形大。
球状结构是四条焊缝拼接，此刻由于工艺技术进步，采用左右阀体热锻压成型，可中间单焊缝焊接成型，减少线能量输入，降低轴向和径向变形。
分体式结构一般由阀体和左右连接体组成。
连接体与阀体由螺栓连接，连接法兰厚度与螺栓的连接强度应按与阀体内径相当的法兰进行类比设计，其连接强度必需避免管道应力而产生连接松弛，使密封失效。
阀体与连接体面对面接触，中间无间隙。
密封必需知足失火安全要求，采用橡胶O型圈与缠绕式金属垫组合密封。
阀体的材料为锻件，温度-29C°以上选用ASTMA105；-29C°以下选用ASTMA350LF2。
对于焊接阀体，对A105或LF2材料的化学成份、含碳量、碳当量和硫、磷等元素应还有特殊限制。
锻件按三级锻件标准验收，做100％无损探伤，焊缝处做着色检查和超声波探伤。
输气管线球阀的阀体大部份是采用A105，球A105N。
输油管线的球阀的阀体大部份是采用A105，球316。
2密封座与密封阀座采用组合密封结构，即金属对金属的初始“密封”，以阻挡固体颗粒的进入；用橡胶、PTFE塑料、尼龙、PEEK等软密封作为次级密封，以保证零泄漏。
但由于管线中的异物的意外导入对软密封材料的损坏，管线球阀均设有紧急密封剂的注入系统，以取得暂时性的密封要求。
密封用的橡胶圈有圆形，三角形或其他特殊形状。
阀门公司都有自己的设计结构和工艺办法，避免橡胶圈在开关进程中被吹出（Blowout）或切坏。
对于Class900磅级以上，应选用防爆降压（AED）特性的材料作为O型圈材料。
PTFE 的密封圈，一般采用筒状镶嵌式结构，亦可做成倒钩状组合式结构，旨在保证密封圈不被吹出而致使密封失效。
密封座材料与阀体材料相同，化学镀镍，有弹簧加载以保证初始密封比压，弹簧可采用螺旋弹簧，板弹簧或碟形弹簧，材料为InconelX－750。
阀门管道不等壁厚对焊端坡口常用结构形式
图３ 与高强度管焊接所需的法兰焊端内外侧附加厚度
图 中 ：（ ａ ） 当法 兰 材 料 的 最 ｄ ， ＮＮ 强 度 等 于 接
作者简介：温智慧 （ １ ９ ７ ０ － － ）， 男・ 陕西西安人， 本科， 工程
管 的 最小 屈 强 度时（ 即 与 接 管 材 料的 屈 服 强 度 罕 现 在 陕 西 航 天 泵 阀 科 技 集 团 有 限 公 司 从 事 阀 门 及 压 力 容 器 设 计
图 中：解释 与３ ． １ ． １ 相 同。 ３ ． １ ． ３与 高 强度 管 焊接 时法 兰焊 端 的坡 口 （ 内外侧 加 厚 的坡 口）
最大１ ８ 。 ｔ ｛ ： ３ ）
３ ． １ ． １与高强度管焊接时法兰焊端的坡 口 （ 外侧加 厚 的坡 口 ）
图１ 与高强度管焊接所需的法兰焊端外侧 附加厚度
图２与高强度管焊接所需的法兰焊端内侧 附加厚 度
ＡＳ ＭＥ Ｂ ３ １ ． ８《 输 气和 配气 管道 系 统》 。
３阀门常用不等壁厚对焊端坡 口的结构形式及使用 要 求
３ ． １ ＡＳ ＭＥ Ｂ１ ６ ． ５《 管 法兰 和法 兰 管件 》 中的不等 壁 厚 对焊 端坡 口
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图:ASME B31.4-2006焊接坡口设计要求
图:ASME B31.8-2003焊接坡口设计要求（内外错边）
图:ASME B16.25006和ASME B31.8-2003对焊接 端坡口过渡角均要求在14°～ 30°之间。 标准ASME B16.25-2003对焊接端过渡角要求为最 大30°后再过渡到最大45°。 设计标准ASME B16.34 6.1.5条款（a）中要求：
标准API 6D-2008 7.7.2条款（焊接端）要求： 除非另有规定，焊接端坡口设计应按下列标准要求：
ASME B31.4-2006；
ASME B31.8-2003；
ASME B16.25-2003
（用于厚壁阀门，最大包络线从30°过渡到45°）；
同时需满足设计标准ASME B16.34-2004对壁厚设
图:接头坡口型式（方案一）
图:接头坡口型式（方案二）
采用三维软件建模后，导入有限元软件进行数值 应力分析。 分析时，阀体承受内压15.0Mpa与外部拉伸载荷
的复合作用，使袖管材料API 5L X80的一次薄膜应
力达到屈服极限值552MPa时，其拉伸力为5,145吨。
分析结果1
袖管与过渡段材料存在严重应变不协调。
体、阀盖或过渡段材料。
捷克MSA（样本）
阀盖:ASTM A694 阀体:ASTM A694 F60 mod（改良） 美国威兰（样本） 阀盖:ASTM A694 F60(冲击测试) 意大利新比隆（样本）阀盖:ASTM A694 德国舒克（资料） 过渡段：ASTM A694 日本TIX（资料） 阀体:ASTM A694
结论：
1. ASTM A694或modify(改良)材料不能用作API 6D
和ASME B16.34所定义阀门的阀体、阀盖或过渡段
材料。
2. ASTM A694材料或modify（改良）材料不是ASME
B31.8标准所引用的标准规范，不能用作管线球阀 过渡段材料。除非按811.222节规定：向ASME专业 委员会提交该材料的有关的化学成分和机械性能等 方面的完整资料，且应在批准后方可使用。
满足屈服极限的比值＞70%以上的要求。
图:过渡段材料LF6 CLASS1与袖管L360强度适配性
图:过渡段材料LF6 CLASS2与袖管L415或L450强度适配性
(5) 选择的过渡段材料应考虑在低温-46℃工况下 使用。 (6) 过渡段材料、阀体材料及袖管材料之间的焊接 需进行工艺评定。
结论：
料中的一种，符合压力温度等级的规定，并被ASME
B31.8所兼容。
(2) 选用的过渡段材料需与阀体材料A105或LF2在 ASME B16.34中同属于第一组别材料，同组别材料
具备良好的可焊性。
焊接采用埋弧自动焊，可获得优良的焊接性能，
焊后进行整体热处理消除残余应力。焊缝作100%无
损探伤。
(3) 选用的过渡段材料需与袖管材料化学成分、碳 当量和锰含量应十分接近，同属于低碳合金钢，使
“在距焊端2tm处厚度不应小于0.77tm”。
以NPS48 ，Class900焊接端管线球阀为例，对焊 接端不同接头型式进行数值分析。 方案一：接头型式是按照ASME B16.25-2003以最大
角度（30°和45°）快速过渡方式来设计坡口。
方案二：接头型式是按照ASME B31.8-2003以小角度 （14°和5°）缓慢过渡和大圆弧过渡的方式来设计 坡口。
L360
L415 L450
≥ 460
≥ 520 ≥ 535
20
18 18
/
/ /
/
/ /
/
/ /
从上表可看出： σs （LF6 Class1）/σs （L360）=100%；
σs （LF6 Class2）/σs （L415）=100%；
σs （LF6 Class2）/σs （L450）=92%； 根据API 6D，ASME B31.8和技术规格书的规定，
分析结果2
袖管与过渡段材料存在应力集中。
图:方案一接头型式应力分布图（单位Pa）
严重应力集中
方案一的接头型式在焊接坡口产生严重的应力 集中，最大应力强度为699MPa,超过过渡段材料
ASTM A350 LF6 Class2的抗拉强度极限690MPa，材
料已遭到破坏。
判定：方案一的接头型式焊接处在内压与外部 拉伸载荷的复合作用强度是不安全的。
建议：
向国外进口管线球阀时，应要求国外供应商对 选用ASTM A694作为阀体、阀盖或过渡段材料是否 符合标准作出解释，是否已经得到ASME B31.8的批
准？
（二）管线球阀过渡段材料的选择
阀体和袖管材料存在强度差异，需要一段过渡段， 因此过渡段作为阀体的一部份。过渡段材料的选择
原则是：
(1)过渡段材料必需是ASME B16.34所定义的阀门材
（2）是否有满足标准ASME B31.8、ASME B16.34和 API 6D要求的过渡段材料？
针对问题1
上海SNJ邬佑靖总工向美国工程师协会ASME提问： 1）ASTM A694中的碳钢和低合金钢的材料是否可以 用作ASME B16.34阀门的阀体和阀盖的材料？ 2）如果供需双方同意采用ASTM A694 F52或F60作 为阀体或阀盖的材料，这一阀门是否满足ASME B16.34的要求？
0.04~0. 11
≤0.10 ≤0.15 ≤0.09
0.01~0.0 3
≤0.012 ≤0.012 ≤0.012
L360 L415 L450
0.2 0.21 0.16
0.025 0.025 0.025
0.02 0.02 0.02
0.3 0.3 0.3
0.3 0.3 0.3
0.25 0.25 0.25
图:方案二接头型式应力分布图（单位Pa）
应力集中减轻
方案二的接头型式在焊接坡口处也产生应力集 中，但较方案一的接头型式得到明显改善，最大应
力强度为619MPa，未超过过渡段材料的抗拉强度。
判定：方案二的接头型式焊接处在内压与外部
拉伸载荷的复合作用强度是安全的。
结论：
焊接端接头可能存在由于袖管应变与过渡段应 变不协调引起应力集中，需对焊接坡口进行优化。 建议坡口设计时采用小角度缓慢过渡的方式并 采用数值分析的方法来减小应力集中，保证焊接接 头处强度。
但是
（1）ASME B16.34《法兰，螺纹和焊接端阀门》材 料表中无ASTM A694材料，也无ASTM A694材料的 压力-温度额定值。
（2）ASTM A694材料标准并未被ASME B31.8《输气 和配气管道系统》纳入引用规范附录A，而是归入 于未引用规范附录C。
问题提出
（1）ASTM A694材料是否可用于阀体、阀盖或过渡 段的材料？
图:袖管与过渡段材料应变不协调
严重应变不协调
产生严重应变不协调的原因
由于高强度的薄壁袖管处于高的应力状态，低强 度厚壁的过渡段处于较低的应力状态，但是两种材 料的弹性模量E基本相同。
按照胡克定律：ε=σ/ E ，应力和应变成正比。
因此，高强度薄壁袖管发生大应变，低强度厚 壁的过渡段发生较小应变，在焊缝处处于不协调状 态，因此，管壁外侧产生应力集中。
其具备良好的互焊性。
牌 号 LF6 C ≤ 0.22 Mn Si P ≤ 0.025 S ≤ 0.025 Ni ≤ 0.4 Cr ≤ 0.3 Cu ≤ 0.4 Mo ≤ 0.12 Nb ≤ 0.02 V N Ti ≤ /
1.15 ~1.50
≤1.6 ≤1.6 ≤1.6
0.15~ 0.30
≤0.45 ≤0.45 ≤0.45
0.1 0.1 0.1
0.05 0.05 0.05
0.04 0.04 0.06
(4) 选用的过渡段材料应与袖管材料强度相匹配。
牌 号 LF6 Class1 LF6 Class2 σ b(MPa) 455 - 630 515 - 690 σ s(MPa) ≥ 360 ≥ 415 R0.5：360 - 510 R0.5：415 - 565 R0.5：450 - 570 δ ％ ≥ 22 20 Ψ (％) ≥ 40 40 HB ≤ 197 ≤ 197 AKv (J) 16 20
管线球阀过渡段材料的选择与
焊接端应力的数值分析
目
录
（一）ASTM A694材料不能作为管线球阀的 阀体、阀盖或过渡段材料
（二）管线球阀过渡段材料的选择 （三）焊接端不同接头型式的应力数值分析
（一）ASTM
A694材料不能作为管线球阀的
阀体、阀盖或过渡段材料
根据对国外供货商管线球阀材料使用的检索发 现，部份阀门公司采用ASTM A694 F52或F60作为阀
那么为什么国外供应商会选择ASTM A694材料？
很多国外供应商“望文生义”。 标准名称：《高压传送设施管法兰、管件、阀门和 零件用锻造碳钢和合金钢材料》 适用范围为：“本规范包括适用于高强度输送管路 中锻制或轧制的管法兰，管件和阀门零件。” 可见ASTM A694材料只适用于普通高压管道用的 法兰、管件和阀门，或者说只适用于普通液压系统 中用的高压锻制或轧制的管法兰管件和阀门，而并 不是专为ASME和API标准所定义的阀门而设计的。
按照上述原则选择的过渡段材料，符合标准
API 6D、ASME B16.34和ASME B31.8的要求。
同时对前面提出的问题2：是否有满足标准 ASME B31.8、ASME B16.34和API 6D要求的过渡段 材料？ 回答是肯定的。
（三）焊接端不同接头型式的应力数值分析
必要性
在长输管线的系统中，最薄弱的区域是阀门过渡 段与管道的焊缝处，因： （1）是不同厚度材料的焊接； （2）是异种材料的焊接； （3）美国阿拉斯加输油管线在65,000道焊缝中， 发现3,955道焊缝存在质量问题，612道引起争议， 34道返工。 因此,必须对焊接端接头的材料符合规范化、标 准化、科学的选择后，需对接头型式进行分析研究 和优化设计。