一種預(yù)沖擊提高安全閥結(jié)構(gòu)完整性的裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種預(yù)沖擊提高安全閥結(jié)構(gòu)完整性的裝置及方法，可廣泛用于核電站、熱電廠、化工廠的安全閥中。其裝置包括一個(gè)固定在水平地面上的底座，一根導(dǎo)向桿垂直固定于底座中心，安全閥閥座通過(guò)導(dǎo)向桿對(duì)中放置在底座上，安全閥閥座的上表面設(shè)置有堆焊層密封面，一個(gè)落錘套裝于導(dǎo)向桿上部，落錘底部到底座的距離為H，一個(gè)計(jì)數(shù)器安裝在落錘的上方。其方法是利用此裝置，通過(guò)落錘的沖擊來(lái)降低安全閥閥座堆焊層的最大殘余拉伸應(yīng)力，以此減小裂紋的萌生和擴(kuò)展，提高安全閥的結(jié)構(gòu)完整性。
【專利說(shuō)明】一種預(yù)沖擊提高安全閥結(jié)構(gòu)完整性的裝置及方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種提高安全閥結(jié)構(gòu)完整性的裝置及方法，尤指一種采用預(yù)沖擊閥座 堆焊層密封面來(lái)提高安全閥結(jié)構(gòu)完整性的裝置及方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 安全閥是一種防止系統(tǒng)超壓、保障人員安全和設(shè)備安全的主要壓力釋放裝置；是 鍋爐、壓力容器、壓力管道上的主要安全附件，對(duì)鍋爐、壓力容器、壓力管道的安全運(yùn)行起到 最后一道屏障保護(hù)作用。核電、熱電、化工等領(lǐng)域的安全閥常常處于高溫、高壓的工況。安 全閥經(jīng)過(guò)若干次啟閉后要仍能保持良好的密封。安全閥的泄漏在核電領(lǐng)域，例如對(duì)于核電 穩(wěn)壓器安全閥是嚴(yán)格控制的。美國(guó)核電"三哩島"核電事故就是由于穩(wěn)壓器安全閥開(kāi)啟后 未能順利地回座密封造成的。在化工領(lǐng)域，安全閥的泄漏在某些工況下將會(huì)造成人員中毒、 爆炸等重大事故。在安全閥實(shí)際運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)，堆焊的安全閥密封面及其附近區(qū)域經(jīng)常會(huì)出 現(xiàn)裂紋，這給安全閥的運(yùn)行帶來(lái)極大的安全隱患。所以，保證安全閥在長(zhǎng)期運(yùn)行和多次啟閉 后的結(jié)構(gòu)完整性，確保安全閥的穩(wěn)定運(yùn)行是非常重要的。
[0003] 在國(guó)內(nèi)外關(guān)于安全閥的專利中，涉及到的基本都是安全閥遠(yuǎn)程控制的裝置及方 法、安全閥自動(dòng)校驗(yàn)儀和具有某種特性的安全閥，沒(méi)有涉及到如何降低安全閥堆焊層殘余 拉伸應(yīng)力，從而提高安全閥的結(jié)構(gòu)完整性的問(wèn)題。因此，如何降低安全閥堆焊層殘余拉伸應(yīng) 力，成為安全閥制造中亟待解決的一個(gè)問(wèn)題。
[0004] 綜上所述，壓力容器的安全運(yùn)行迫切的需要良好性能的安全閥，而傳統(tǒng)的堆焊、焊 后熱處理、切削加工之后，不可避免的會(huì)在安全閥堆焊層中產(chǎn)生殘余拉伸應(yīng)力，某種條件下 會(huì)導(dǎo)致裂紋的萌生、擴(kuò)展。本發(fā)明涉及的一種采用預(yù)沖擊提高安全閥結(jié)構(gòu)完整性的裝置及 方法，大幅度降低安全閥堆焊層的殘余拉伸應(yīng)力，有利于提高安全閥的結(jié)構(gòu)完整性，延長(zhǎng)安 全閥的服役壽命。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種預(yù)沖擊提高安全閥結(jié)構(gòu)完整性的裝置及方法，其效果 在于大幅度降低安全閥堆焊層的殘余拉伸應(yīng)力，提高安全閥閥座的服役壽命。
[0006] 本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
[0007] 一種預(yù)沖擊提高安全閥結(jié)構(gòu)完整性的裝置，其特征在于，所述的裝置包括：一個(gè)固 定在水平地面上的底座，一根導(dǎo)向桿垂直固定于底座中心，安全閥閥座通過(guò)導(dǎo)向桿對(duì)中放 置在底座上，安全閥閥座的上表面設(shè)置有堆焊層密封面，一個(gè)落錘套裝于導(dǎo)向桿上部，落錘 底部到底座的距離為H，一個(gè)計(jì)數(shù)器安裝在落錘的上方。
[0008] 所述落錘包括直線軸承、頂蓋、圓筒座；圓筒座內(nèi)部的沉孔的直徑比直線軸承的外 徑大0. 2_，直線軸承同心地安裝在圓筒座的沉孔中，直線軸承的高度與沉孔深度相同；頂 蓋和圓筒座通過(guò)螺栓聯(lián)結(jié)固定，圓筒座底端的錐角為60°。
[0009] 所述的底座通過(guò)軸向分布的螺栓孔固定在水平的地面上，導(dǎo)向桿通過(guò)底座中心的 螺栓孔垂直固定于底座上。
[0010] 所述落錘底部和底座的距離為H，H的取值為：

【權(quán)利要求】
1. 一種預(yù)沖擊提高安全閥結(jié)構(gòu)完整性的裝置，其特征在于，所述的裝置包括：一個(gè)固 定在水平地面上的底座，一根導(dǎo)向桿垂直固定于底座中心，安全閥閥座通過(guò)導(dǎo)向桿對(duì)中放 置在底座上，安全閥閥座的上表面設(shè)置有堆焊層密封面，一個(gè)落錘套裝于導(dǎo)向桿上部，落錘 底部到底座的距離為H，一個(gè)計(jì)數(shù)器安裝在落錘的上方。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種預(yù)沖擊提高安全閥結(jié)構(gòu)完整性的裝置，其特征在于：所述 落錘包括直線軸承、頂蓋、圓筒座；圓筒座內(nèi)部的沉孔的直徑比直線軸承的外徑大0.2mm， 直線軸承同心地安裝在圓筒座的沉孔中，直線軸承的高度與沉孔深度相同；頂蓋和圓筒座 通過(guò)螺栓聯(lián)結(jié)固定，圓筒座底端的錐角為60°。
3. 如權(quán)利要求1所述的一種預(yù)沖擊提高安全閥結(jié)構(gòu)完整性的裝置，其特征在于：所述 的底座通過(guò)軸向分布的螺栓孔固定在水平的地面上，導(dǎo)向桿通過(guò)底座中心的螺栓孔垂直固 定于底座上。
4. 如權(quán)利要求1所述的一種預(yù)沖擊提高安全閥結(jié)構(gòu)完整性的裝置，其特征在于，所述 的落錘底部到底座的距離H的取值為：
其中，Htl為安全閥閥座的高度，V^為預(yù)沖擊速度，g為重力加速度。
5. 如權(quán)利要求4所述的一種預(yù)沖擊提高安全閥結(jié)構(gòu)完整性的裝置，其特征在于，所述 的預(yù)沖擊速度v〇由下式計(jì)算得到：
其中，σ為0.3倍的密封面材料拉伸強(qiáng)度值和1.3倍閥瓣材料屈服強(qiáng)度的平均值。Ast 為靜載力作用下的閥瓣和閥座密封層的總變形量，Ad為閥瓣和閥座密封面遭受沖擊后的 最終變形量，g為重力加速度，B為閥瓣、閥座密封面的平均寬度，D為閥瓣、閥座密封面的平 均直徑。m為落錘質(zhì)量，落錘的質(zhì)量等于閥瓣、閥瓣座、閥桿的質(zhì)量之和。
6. 如權(quán)利要求5所述的一種預(yù)沖擊提高安全閥結(jié)構(gòu)完整性的裝置，其特征在于，所述 的閥瓣和閥座堆焊層密封面遭受沖擊后的最終變形量Ad由下式計(jì)算得到：
所述的所述靜載力作用下的閥瓣和閥座密封層的總變形量Ast由下式計(jì)算： ΔSt=ΔSti+ΔSt2=FH/ (31B1D1E1) +FH2/ (πB2D2E2) 其中，Astl、Ast2分別為閥瓣、閥座密封層在靜載力作用下的變形量，B1J2分別為閥瓣、 閥座密封面的寬度，DnD2分別為閥瓣、閥座密封面的平均直徑，HnH2分別為閥瓣、閥座密封 層的厚度，EnE2分別為閥瓣、閥座材料的彈性模量。F為靜載作用力，其大小等于安全閥的 閥桿對(duì)閥瓣作用力與閥瓣、閥瓣座、閥桿的重力之和。
7. -種采用權(quán)利要求1所述裝置的預(yù)沖擊提高安全閥結(jié)構(gòu)完整性的方法，其特征在 于，所述方法包括以下步驟： (1)導(dǎo)向桿通過(guò)用螺紋連接固定于底座上，并保持導(dǎo)向桿相對(duì)于底座的垂直度精度等 級(jí)為5級(jí)； (2) 閥座堆焊密封面后，密封面經(jīng)熱處理、表面精車、表面研磨后套進(jìn)導(dǎo)向桿放置在底 座上； (3) 把落錘套進(jìn)導(dǎo)向桿，使落錘底部到底座的距離為H; (4) 落錘下落，沖擊閥座密封面，重復(fù)η次沖擊過(guò)程； (5) 沖擊結(jié)束后，對(duì)閥座的密封面進(jìn)行研磨，表面粗糙度不大于0.Olμm。
8.如權(quán)利要求7所述的一種采用權(quán)利要求1所述裝置的預(yù)沖擊提高安全閥結(jié)構(gòu)完整性 的方法，其特征在于：所述方法步驟（5)中η取值為1-4次，優(yōu)選2次。
【文檔編號(hào)】C22F1/00GK104451077SQ201410612097
【公開(kāi)日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年11月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月4日
【發(fā)明者】于新海, 陳浩, 周述兵, 王周杰, 楊留, 張健, 涂善東, 軒福貞 申請(qǐng)人:華東理工大學(xué)