一，導言

石油和天然氣管道是一條能源供應(yīng)線。生產(chǎn)線上的緊急切斷閥是一種全焊接閥體球閥，需要30年以上的免維護使用壽命。但是，從北極圈到赤道，從高原到海底，從沙漠到荒地，以及通過地震帶，沼澤地，凍土層，河流，湖泊和山坡的服務(wù)條件非常糟糕：安裝，地下埋葬在野外，沒有人操作和維護很困難。管道內(nèi)部壓力和外部荷載，如地面沉降，泥石流和地震，管道溫度應(yīng)力，地下水潛在腐蝕和應(yīng)力腐蝕。

全焊接球閥閥體的焊接接頭通常設(shè)計用于窄間隙厚壁埋弧焊，如Class 600,20英寸球閥，焊接壁厚44 mm，C1ass900,48英寸球閥和焊接壁厚度為140毫米。用于大厚度管狀焊接接頭。厚壁多層焊接過程是金屬材料反復加熱和冷卻的過程，導致焊接接頭結(jié)構(gòu)的不均勻和質(zhì)量下降，導致較高的殘余應(yīng)力和甚至焊接缺陷。焊接是產(chǎn)品組裝后的最后一道工序。閥腔內(nèi)有非金屬密封材料橡膠和聚乙烯。四氟乙烯塑料不能進行焊后熱處理。

另外，在閥體焊接接頭的設(shè)計中，焊縫根部有一個環(huán)形裝配間隙用于對齊和定位。這種差距造成的應(yīng)力集中是內(nèi)部壓力和外部載荷下正常干燥工作應(yīng)力的幾倍。也使工程師難以處理。

因此，閥體焊接接頭的應(yīng)力集中，殘余應(yīng)力和根部間隙組織不良成為閥體結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)，引起國內(nèi)外閥門界的關(guān)注，但尚未見相關(guān)報道發(fā)現(xiàn)解決這個問題。該產(chǎn)品存在結(jié)構(gòu)完整性的隱患。

據(jù)美國在20世紀90年代的統(tǒng)計，焊接接頭的失敗導致經(jīng)濟損失達到國民經(jīng)濟的5％。在金屬材料焊接結(jié)構(gòu)的大量故障中，分析結(jié)果表明焊接接頭的大部分故障是由于金屬材料的韌性不足造成的。接合處的金屬材料在焊接過程中迅速熔化并迅速凝固，由于周圍金屬的結(jié)合力而產(chǎn)生殘余金屬應(yīng)力。金屬材料反復經(jīng)歷熔化 - 凝固相變過程以形成大的柱狀晶粒。 ，并產(chǎn)生沉淀，夾雜物，孔隙和微裂紋等缺陷，使材料早期形成明顯減少。 由于干事故的復雜性，由于某種原因很難預測結(jié)構(gòu)的失效，但從統(tǒng)計的角度來看，焊接結(jié)構(gòu)的大部分損壞是由于干材料的韌性不足以及疲勞 微小缺陷造成的裂紋。 不斷擴大造成的。