高压阀阀板密封面焊接修复李志兵

高压阀阀板密封面焊接修复李志兵

李志兵孙海涛

大连大高阀门股份有限公司辽宁大连116037

摘要：高压阀阀板常常因制造缺陷、环境腐蚀、机械损伤等原因在服役过程中产生缺陷，这些缺陷的存在将降低高压阀阀板运行的安全性。为控制高压阀阀板运行风险，提高高压阀阀板安全性能，需采取有效手段进行高压阀阀板缺陷修复。文章对高压阀阀板密封面焊接修复进行了研究分析，以供参考。

关键词：高压阀；阀板；焊接修复

1前言

近年来在役高压阀阀板因第三方破坏、腐蚀、盗孔和找卡堵钻孔时形成的单点穿孔缺陷，常采用停气换管方式进行修复，修复作业工序繁琐，施工周期长，直接和间接损失大。本文就换管修复方式存在的不足，提出采用直接焊接方式进行高压阀阀板单点穿孔缺陷修复。由于单点穿孔缺陷破坏了高压阀阀板上原有的应力分布，焊缝修复处会产生应力集中，势必会影响高压阀阀板承压状况，因而对采用直接焊接方式修复的单点穿孔缺陷高压阀阀板的焊缝力学性能进行研究，为直接焊接方式修复结构的安全性和修复焊接方法的选择提供依据。

2直接焊接修复的优势

直接焊接修复方式是指对高压阀阀板单点穿孔缺陷在环形方向上下两侧约30mm范围处开坡口，并按焊道要求进行焊接的单点穿孔缺陷修复方法，类似高压阀阀板环焊缝缺陷返修的模式。一般采用焊接修复的费用只占新制作费用的5%～10%，其中不含高压阀阀板长时间停气带来的间接经济损失。与换管修复方式相比，直接焊接修复的主要优势有：所需人员少，机具设备少，焊接工作量小，无需对高压阀阀板内气体进行置换，作业坑开挖范围小，作业周期短等。

3常用高压阀阀板缺陷修复技术

目前，国内常用高压阀阀板缺陷修复技术包括：更换高压阀阀板法、焊接补强法、复合材料修复补强法等。

3.1更换高压阀阀板法

更换高压阀阀板法是指采用与旧高压阀阀板相同材质的高压阀阀板，将旧高压阀阀板缺陷严重或失效的管段进行整体更换。其优点是可一次性彻底解决需修复管段存在的所有问题，但施工作业时必须停产，影响高压阀阀板正常输送，给高压阀阀板运营造成较大的经济损失，且施工作业存在一定安全和环境风险，施工作业费用较高。因此，在大多数情况下，换管都是成本最高的修复方案。但当需要连续修复较长距离高压阀阀板或高压阀阀板存在包括材质在内诸多问题时，换管可能是唯一选择。

3.2焊接补强法

焊接补强法是在含缺陷高压阀阀板上焊上补强金属，恢复高压阀阀板服役强度。常用的焊接补强法包括堆焊、焊接高压阀阀板加强板、Ａ型套筒、Ｂ型套筒、环氧套筒等。堆焊主要针对深度不大的单点缺陷，焊接高压阀阀板加强板主要针对小面积多点腐蚀情况，打套筒则主要针对大面积腐蚀。

3.2.1堆焊堆焊法

是指用电焊或气焊法把金属熔化，堆在高压阀阀板缺陷上补强的方法。对金属损失量不大的单点缺陷，通常采用堆焊方法进行维修。该方法特点是：①高压阀阀板必须停气泄压后进行；②仅适用单个体积型缺陷，对裂纹型缺陷不适用；③一般适用于深度较小的缺陷，对于深度较大的缺陷，不能使用这种方法。其原因有三：ａ）为了使缺陷底部平缓过渡，缺陷需要打磨。如缺陷较深，加上打磨深度，剩余母材可能会很少，在焊接时可能会有管体焊穿的危险。ｂ）如缺陷深度较大，焊接区域产生的热影响区较大，应力集中大。ｃ）焊接材料和母材不一样，如果焊接缺陷太大，焊材和母材的性能匹配问题就显得特别突出；④焊接时受外部环境条件影响较大，当空气湿度太大时，容易产生氢脆，当环境温度太低时容易产生冷脆问题。

3.2.2焊接高压阀阀板加强板

焊接高压阀阀板加强板又称打补丁，其方法是在高压阀阀板缺陷部位，采用相同材质的钢板，对高压阀阀板缺陷进行焊接加强。该方法适合于小面积多点腐蚀的维修，维修时必须停气泄压。其特点是：①焊接的补片应是圆角的，补片材料等级应与所修理的管子材料等级匹配，应采用填角焊将补片焊牢，尽可能减小由于修理所造成的应力集中；②对只使用填充熔敷金属的修理工作，焊接工艺应符合所修管子材料标准的等级和类型的有关要求；③在有涂层的管子上进行修理时，应先除去所有受损的涂层，并涂敷新的防腐涂层；④修理在役高压阀阀板，应仔细进行检查，确保在经过打磨补焊前，高压阀阀板具有足够的壁厚不至于使高压阀阀板焊穿；⑤焊湿缠绕法。其优点是：①不用进行焊接，避免了焊穿和发生氢脆、冷脆的风险；②所用碳纤维复合材料与钢管的弹性模量几乎完全相同，补强层与钢管协同变形，应力分布合理；③根据高压阀阀板实际情况灵活剪裁、组合铺设，以满足不同方位缺陷对于承载强度的需求，补强层厚度薄，高压阀阀板补强部位两端防腐容易；④管线修复时高压阀阀板不停输、不降压；⑤修复后使用寿命长，管线修复补强后修复处使用寿命大于２０年。

4焊接后的质量检验

4.1除外观检查外，焊缝的无损检测是修复作业的关键工序

如果不能准确发现焊缝存在的未焊透、未熔合、咬边、夹渣、气孔、裂纹等缺陷，尤其是根部缺陷，将会对高压阀阀板安全运行产生严重影响，甚至发生高压阀阀板开裂、漏油事故。

4.2双百无损检测

针对套筒与管体相连的角焊缝易产生裂纹，提高检测标准，采用100%磁粉和100%超声波检测，检测焊趾部位是否存在氢致裂纹。在检查前，用角磨机将焊缝表面打磨平滑，确保探头与焊缝周边金属表面接触良好。确定合适的延迟时间，有效降低了裂纹在检测完成后出现的几率。换管修复中高压阀阀板死口对接焊缝采用100%超声波检测和100%射线检测。

4.3引入超声相控阵检测技术

目前，超声相控阵检测技术已普遍应用于高压阀阀板焊缝检测领域。用超声相控阵探头对焊缝进行探伤时，不需要像普通单探头那样在焊缝两侧不停地来回移动，焊缝长度方向的全体积扫查可借助于装有超声相控阵探头的机械扫查器，沿着精确定位的轨道滑动完成，以实现高速探伤。焊缝检测按《在役油气高压阀阀板对接接头超声相控阵及多探头检测》执行，检测速度快、效率高，而且探伤图像直观可视，缺陷一目了然。

4.4开展套筒承压爆破试验

以水代油，自行制作高压阀阀板循环装置，模拟正常输油运行工况，完成低温环境B型套筒焊接。在管体泄漏承压试验时，试验压力升至28.18MPa时，试件母材焊缝爆裂，B型套筒无损。通过管体泄漏承压试验的数据分析，可以看出，B型套筒修复技术和焊接质量完全满足公司高压阀阀板安全运行要求。

5结论

综上所述，在役高压阀阀板缺陷修复焊接质量至关重要，既要保证焊缝的安全性，又应具有可靠的使用性能。通过采取全方位、全过程的质量管控措施，提高了焊接质量，消除了在役高压阀阀板缺陷存在的风险，杜绝了高压阀阀板漏油、开裂等突发事故，确保了在役高压阀阀板安全、平稳运行。

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