本书全面系统地介绍了全焊接球阀的技术特点、功能原理与关键制造技术。其主要内容包括：绪论、全焊接球阀复合密封结构与制造技术、全焊接球阀大厚壁阀体窄间隙埋弧焊技术、全焊接球阀焊接残余应力分布与水压法消除技术、全焊接球阀压盖焊缝相控阵超声检测技术、全焊接球阀焊接接头安全性试验与评价、大型全焊接球阀样机研制、球阀焊接仿真、管线球阀流场与内漏分析技术。本书内容先进、实用，书中的相关技术已经成功应用于油气管线建设的关键阀门制造领域，可为管线球阀产品的研发与制造提供技术支持，有很高的参考价值。
本书可供流体机械工程技术人员使用，也可供相关专业的在校师生及研究人员参考。

序
前言
第1章绪论1
1.1管线球阀技术简介1
1.1.1管线球阀定义1
1.1.2长输管线球阀的发展2
1.1.3全焊接管线球阀3
1.2油气长输管线全焊接球阀制造技术6
1.2.1全焊接球阀密封结构设计与制造技术6
1.2.2全焊接球阀阀体组焊制造技术8
1.3全焊接球阀检测及接头安全性评价10
1.3.1焊接接头相控阵超声检测技术10
1.3.2焊接接头服役安全性试验及评价12
第2章全焊接球阀复合密封结构与制造技术13
2.1全焊接球阀复合密封结构设计13
2.1.1全焊接球阀密封结构制造的技术要求13
2.1.2新型四阀座复合密封结构设计14
2.2密封唇装配结构与制造工艺18
2.2.1阀座密封唇压制装配结构与制造模具设计18
2.2.2压制成形制造工艺与验证试验研究19
2.3球体密封表面喷涂材料成分设计与制造工艺23
2.3.1球体表面喷涂材料成分设计23
2.3.2喷涂工艺与喷涂层性能试验24
2.4球体滑动轴承合金成分设计与制造工艺28
2.4.1滑动轴承硬质合金成分的设计29
2.4.2滑动轴承烧结工艺与性能试验31
第3章全焊接球阀大厚壁阀体窄间隙埋弧焊技术33
3.1全焊接球阀阀体焊接技术要求与方案33
3.1.1全焊接球阀阀体焊接技术要求33
3.1.2全焊接球阀阀体焊接方案34
3.2阀体主焊缝窄间隙焊接参数优化37
3.2.1试验方法37
3.2.2焊接参数优化试验方案38
3.2.3试验结果与讨论38
3.3全焊接球阀焊接工艺与验证试验40
3.3.1焊接工艺制定40
3.3.2验证方法与试验设备42
3.3.3验证结果与分析43
第4章全焊接球阀焊接残余应力分布与水压法消除技术48
4.1全焊接球阀焊接残余应力特性分析48
4.1.1全焊接球阀残余应力的产生及其特点分析48
4.1.2焊接残余应力对全焊接球阀使用性能的影响49
4.2全焊接阀体焊接残余应力的测定50
4.2.1焊接残余应力盲孔测试法50
4.2.2测试方案50
4.2.3测试结果与分析51
4.3水压法消除阀体焊接残余应力工艺与验证试验54
4.3.1全焊接球阀双循环递增水压法消除工艺制定54
4.3.2验证方案56
4.3.3验证结果与分析57
第5章全焊接球阀压盖焊缝相控阵超声检测技术59
5.1全焊接球阀压盖焊缝相控阵超声检测基础与方案59
5.1.1相控阵超声检测技术的原理及特点59
5.1.2压盖焊缝检测结构特点及技术要求60
5.1.3压盖焊缝相控阵超声检测技术方案62
5.2基于仿真分析检测工艺方案确定63
5.2.1以压盖外圆为检测面的方案63
5.2.2以阀体内表面为检测面的方案64
5.2.3以压盖端面为检测面的方案64
5.3相控阵超声检测参数设置与标定65
5.3.1检测模拟试块制作及检测参数制定65
5.3.2检测参数的标定方案67
5.3.3标定结果及分析68
5.4压盖焊缝相控阵超声检测工艺与应用71
5.4.1检测工艺制定71
5.4.2预埋缺陷试样的制作72
5.4.3检测结果及分析72
第6章全焊接球阀焊接接头安全性试验与评价75
6.1全焊接球阀低温服役安全性试验与评价75
6.1.1全焊接球阀焊接接头脆断特性及评价方法分析75
6.1.2大厚度焊接接头CTOD试验方案及流程78
6.1.3试验结果与评价80
6.1.4全焊接球阀低温服役安全性评价83
6.2全焊接球阀焊接接头腐蚀环境下抗开裂性试验与评价86
6.2.1焊接接头抗氢致开裂试验与评价86
6.2.2焊接接头应力腐蚀开裂试验与评价88
6.3全焊接球阀阀体爆破模拟试验与评价90
6.3.1全焊接球阀爆破试验方法分析90
6.3.2试验方案及流程91
6.3.3试验结果与评价94
第7章大型全焊接球阀样机研制96
7.1全焊接球阀技术要求及样机设计96
7.1.1技术要求96
7.1.2NPS56/Class900型号样机的设计97
7.2NPS56/Class900型号阀体组焊98
7.3NPS56/Class900型号焊接残余应力消除和性能检测100
7.3.1焊接残余应力消除100
7.3.2压盖焊缝相控阵超声检测100
7.3.3密封和启闭性能检测101
第8章球阀焊接仿真104
8.1焊接有限元模型104
8.1.1材料热物理参数104
8.1.2分析模型建立106
8.1.3热源模型107
8.2温度场结果分析109
8.2.1温度场分布109
8.2.2温度仿真结果与试验结果对比111
8.3全焊接球阀过渡段与管道焊接应力场112
8.3.1力学边界条件112
8.3.2应力场分布112
8.3.3残余应力仿真结果与试验结果对比117
8.4全焊接球阀过渡段与管道焊接参数优化119
8.4.1正交数值模拟试验119
8.4.2最优方案的确定126
8.4.3最优方案的计算127
第9章管线球阀流场与内漏分析技术130
9.1计算流体动力学基本理论130
9.1.1流体动力学基本方程130
9.1.2控制方程的离散131
9.1.3湍流数值模拟方法及湍流模型131
9.2球阀的流场分析133
9.2.1不同开度下计算模型133
9.2.2各开度下流量系数136
9.3管线球阀内漏扩散规律137
9.3.1管道球阀内漏参数设定137
9.3.2内漏数值模型建立138
9.3.3管线内甲烷扩散规律与分布140
9.3.4甲烷扩散稳定时间与流速150
9.3.5管线进口处甲烷扩散计算154
参考文献163

“西气东输”等油气国家重大能源管线工程，通过绵延数千千米的长输管线实现了油气能源跨区域的优化配置。这些管线所经地质环境复杂、自然条件恶劣，且必须在长达30年的服役周期内保持不间断安全运行。在此背景下，作为管线系统关键控制设备的管线球阀，其可靠性至关重要。全焊接阀体管线球阀（以下简称全焊接球阀）因其卓越的结构完整性和安全性，成为保障管线系统安全的核心装备。随着长输管线向着高压、大口径方向发展，为提升输送效率并降低建设成本，对大型全焊接管线球阀（通常指NPS40/Class900及以上型号）的需求日益迫切。然而，该领域的关键制造技术长期被国外少数几家企业所垄断，致使我国在大型球阀的自主制造方面面临严峻挑战。为满足“西五线”“西六线”及中俄天然气管线等国家重大工程对高端阀门装备的国产化需求，在国家能源局及中国石油天然气集团公司重大装备专项的鼎力支持下，针对大型全焊接球阀的关键制造技术展开了系统性攻关。
本书以当今世界顶级设计参数的NPS56/Class900型号大型全焊接球阀为具体研究对象，采用理论分析与试验验证相结合的研究方法，系统性地探索并攻克了系列技术难题;研发了全焊接球阀的多重复合密封结构与精密制造工艺、阀体免焊后热处理的焊接新工艺与非热时效的焊接残余应力消除技术；创新性地提出了基于相控阵超声检测的压盖焊缝无盲区检测工艺，并对应用新工艺制造的焊接接头进行了全面的安全性能试验与理论评价。最终，基于所形成的成套制造技术，成功研制了NPS56/Class900型号工程样机，并完成了严格的工业性试验验证。
本书内容安排如下：第1章绪论，阐述了大型全焊接球阀的研究背景与意义；第2章详细论述了多重复合密封结构与关键部件的制造工艺；第3章介绍了大厚壁阀体窄间隙埋弧焊制造技术；第4章提出了双循环递增水压法消除焊接残余应力的新工艺；第5章阐述了相控阵超声检测在相贯焊缝检测中的应用；第6章介绍了焊接接头的安全评价方法与结果；第7章介绍了样机的研制过程与工业试验情况；第8章介绍了焊接仿真技术在全焊接球阀研制中的应用；第9章介绍了管线球阀流场与内漏天然气扩散规律理论。
本书由许世法、丁骐、曾品其、丁珂著，第8、9章是在校企科研项目成果基础上撰写的。本书的出版得到了成都成高阀门股份有限公司资助。在本书的撰写过程中得到了西华大学万伟财、史广泰、李青涛等教授，合作科研院所、成都成高阀门股份有限公司工程技术人员、相关检测机构专家以及团队同仁的大力支持与帮助，在此一并致以最诚挚的谢意；同时，向所有为本书提供参考文献与研究思路的学界前辈与同行们，表示深深的敬意与感谢。
限于作者水平与时间，书中难免存在疏漏与不足之处，恳请各位专家与广大读者不吝赐教，予以批评指正。

作者