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 【深度】长输管道全焊接球阀的国产化之路

 

全焊接球阀是油气管道关键阀门之一,其国产化具有重要的社会意义和经济意义。在国家能源局和中国机械工业联合会的大力支持下,先后开展了“西气东输二线工程关键技术研究”和“油气管道关键设备国产化”重大专项课题,推进了高压大口径全焊接球阀的国产化进程。本文分析总结高压大口径全焊接球阀国产化情况,梳理共性问题,为国产高压大口径全焊接球阀的质量提升奠定基础。

油气管道行业概况

中国管道运输业行业是中国经济发展中不可或缺的重要产业,在国家经济建设中发挥着越来越重要的作用。随着经济发展的不断加快,中国管道运输业的行业市场规模也在不断扩大。从行业分布情况来看,其中以油气管道运输行业占据了绝大部分,其总营业额占整个行业总营业额的80%以上。其次为水管道运输行业,其市场收入占比约为15%,其余的管道运输行业收入占比比较小。

管道运输是一种将液体、气体或半固体物质通过管道输送的方式。这种运输方式使用大型管道系统,通常由金属或塑料制成,用于连接供应站和终端用户之间的距离。管道运输可以用于许多不同的应用程序,包括输油、输气、输水、输化学品以及其他类型的流体输送。在一些应用中,管道运输可以提供高效、快速、安全的输送方式,同时减少对环境的影响和成本。

国家“十四五”规划和“双碳”目标为管道运输业提供了政策支持和市场需求。

·《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》明确提出,要加快构建以油气储备基地为核心的能源安全保障体系,加快建设西气东输四线、中俄东线天然气等重大能源项目,推进油气储配一体化建设。

·《中华人民共和国应对气候变化国家自主贡献(更新版)》明确提出,要努力争取2030年前二氧化碳排放达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和。

这些目标为我国管道运输业提供了政策支持和市场需求,预计2024年我国将继续加大对油气管道网络建设的投入,同时推进水力、工业等其他类型的管道运输项目建设,以满足能源转型和低碳发展的需要。

从行业发展的趋势来看,中国管道运输行业的市场规模将在未来几年继续保持较快的增长。在未来五年内,由于经济发展的不断加快,中国管道运输行业的市场规模预计将继续增长,2025年预计将达到30000亿元。除了市场规模的不断增加外,中国管道运输行业未来发展也将有很多新的变化。首先,未来管道运输行业将更加注重科技的创新,越来越多的新型技术将被投入到这一领域,以提升行业的效率和服务水平。此外,针对管道运输行业的环境影响,政府也将加大力度加强行业的环保意识,以改善行业环境影响。

国产全焊接球阀特点及技术现状

全焊接球阀其实也是球阀的一种,相对于一般的球阀,全焊接球阀阀座由聚四氟乙烯硬质密封圈材料和弹簧制成的,因此适应压力和温度的变化的能力非常强,全焊接球阀保证在标注压力和温度范围内不会产生泄漏。总体上,国产全焊接球阀核心部件及设计制造基本已经实现100%国产化,设计制造水平处于国际先进水平。

█全焊接球阀特点

·焊接球阀采用的是碳钢无缝钢管来压制成型的,整体式的焊接球阀,因此可以在有杂质以及化学物质的情况下频繁地进行操作,寿命长。

·不需要维护、调整及润滑,容易安装,长期可靠运行。表面采用的是喷塑处理技术,外表光泽美观,不会泄漏。阀体采用的焊接结构,阀门重量轻而且容易进行绝缘。同时还安装调节机构,非常的简便,操作手柄也可以拆下,换向安装。

·密封材质采用PTFE斜面弹性密封圈用在球面上,使密封效果达到零泄漏,延长了使用寿命。

·全焊接球阀采用固定球结构,即使在压力不稳定的情况下,阀门依旧可以保证严密性。

·阀门重量轻、结构紧凑、易于保温并且便于安装。此阀可水平安装也可垂直安装。

·全焊接球阀阀杆采用的防泄漏结构,使用了两个“o”型圈,使阀杆可以转动自如且密封严密。

·焊接一体式球阀阀杆可以加长。

   在性能参数方面,国产阀企目前已经实现了56〞Class900和40〞Class1500高压大口径全焊接球阀的国产化,其工作温度在-46~120 ℃不等,能够适应不同环境工况下的生产要求。阀门驱动方式可根据实际需求选择电动、气动和气液联动等,在执行机构品牌选择方面也可以根据客户需求选择国内、国外不同品牌。从这方面来看,国产全焊接球阀已经完全可以满足国内油气管道建设需求。

国产全焊接球阀共性问题

我国全焊接管线球阀国产化随着2000年西气东输一线的正式启动也正式开始,经过二十几年的发展,全焊接球阀在国产化道路上仍然存在着诸多共性问题。

█结构及设计方法

·针对严苛工况的阀门流体动力学特性研究普遍偏少,特别是基于大口径高压力的严苛工况流程阀门流体动力学性能预测技术,难以保证设计出的流程阀门能够在严苛工况下可靠运行。

·目前国内阀门承压壳体的壁厚只能按照ASME B16.34进行,缺少先进标准的引进使用。

█材料及制造

·国内全焊接球阀主密封原材料依赖进口,国产密封材料的原料批次间稳定性较差、配方性能扰动较大。

·国内针对非金属密封件在实际工况下的性能研究依然缺乏,比如防爆橡胶密封圈的研究以及非金属密封面的可靠性和寿命预测评估研究等。

·国产焊机电源输出电流不稳定,影响焊接质量,故目前焊机电源大多使用进口。

·目前实际生产中焊接接口的安全评估大多数是针对焊接试样,针对焊接成品的安全评价规范需要进一步完善。

·国内针对阀杆的可靠性,为加强容错能力,一般设计阀杆直径较大,导致成本较高,缘于国内针对阀杆材料的热处理工艺水平较低。

·铸件质量问题导致的使用过程中出现的微泄漏(外漏)难以检测,需要从工艺上提升铸件质量。

·针对全焊接球阀制造全过程缺乏完善的数字化质量追踪体系,不利于设备投入使用后的质量回溯。

█试验及检测

为了提升阀门的长期使用可靠性,可对高压大口径产品的研发阶段开展工业性试验,对产品进一步验证。目前国内工业性试验条件较为匮乏。

█使用及维护

·从全焊接球阀阀门整体的适用性、可维护性等方面来说,全焊接球阀尺寸参数各个厂家没有设计成统一的数值,例如阀门中心高尺寸、法兰连接盘尺寸、排污放空注脂管线等,不利于现场施工以及后期的维护与保养维修。

·国内管线杂质较多,导致全焊接球阀容易产生阀座损伤,为保证全焊接球阀可靠性,需规范全焊接球阀使用操作。

·目前国内全焊接球阀服役年限普遍不长,为提升全焊接球阀的可靠性,需要研究一套完善的全焊接球阀的寿命预测方案。

·从预防重大事故来讲,针对全焊接球阀在线监测方面没有成熟的方案,特别是针对阀门卡涩监测以及焊缝应力和缺陷的监测。

针对上述问题,可以从阀体结构、密封性能与结构、焊接工艺、密封材料和智能运维等方面进行优化提升。

部分国内阀企品牌

█ 浙江欧菲

浙江欧菲石油设备有限公司是工业阀门的设计、制造与服务商,生产各类工业用球阀、闸阀、截止阀、止回阀、旋塞阀、蝶阀、控制阀、低温阀门、特殊阀门等产品。浙江欧菲近期成功交付了一批重量级的全焊接固定式球阀,包括了一批高质量的DN 1000 PN100全焊接固定式球阀,其生产的全焊接球阀,以其超大尺寸及全焊接技术,确保了在极端工作条件下的可靠性和稳定性,为用户提供了极为可靠的工业阀门解决方案。

 

█ 伯特利

浙江伯特利科技股份有限公司是由伯特利集团控股的一家集研发、生产、销售服务于一体的拟上市阀门专业生产企业,建立了国内领先的三维立体模拟制造试验设计系统,拥有国际先进水平的各类生产加工检测设备,先进的阀门性能检测和试验中心。2006年-2008年,伯特利通过德国阀门专家的技术指导研制出全焊接球阀,并在2008年研发注册首套产品,属于当时国内较早一批有能力设计生产该类产品的企业。

█ 艾坦姆

艾坦姆是一家集研发、设计、制造、销售、服务及技术咨询为一体的国家高新技术企业,是国内工业控制阀、手动阀及自动控制设备领域的专业制造商。产品分为特种阀、控制阀、手动阀等三大板块,并配备国际一流的铸造生产加工中心。其全焊接球阀为三片侧装锻焊结构,防静电、带阀杆防吹出功能、密封紧急注脂救护功能,可应用于天然气、城市燃气、石油领域。

█ 希佛隆阀门

希佛隆阀门隶属于希佛隆集团旗下的全资子公司,是集设计研发、生产制造、销售服务于一体的专业阀门制造企业,主导高端高性能阀门有:煤化工专用阀、全焊接球阀、2500Lb级高压球阀、DBB球阀、耐磨硬密封球阀、紧急截断阀(SDV)、调节阀、油气田井口智能控制阀与切断阀、镍基合金和钛合金特材特种阀等。日前,其生产完成出口到罗马尼亚天然气项目的一批大口径全焊接埋地球阀(20 "-600Lb),顺利通过阀门各项性能指标试验检测合格,并通过客户验收顺利交付。 

▼需要客观看待的是,我国的阀门从技术、质量等方面,与进口阀门仍有一定差距,在未来一段时间内,全焊接球阀仍需进一步优化改善,实现从“量”到“质”的根本性转变。

  • --------来源于《阀门公众号》