抽水蓄能球閥活門的通孔旋轉至閥體的通孔處，開始抽水蓄能；當停止抽水時，活門的閉口旋轉至閥體的通孔處，切斷上下水口，開始蓄能，此時蓄水對球閥、閥體與活門的各個部位產生巨大的高壓。抽水蓄能球閥在巨大的水壓下，引起旋轉卡死，由于密封不嚴、焊縫及鑄造本身出現裂紋，容易形成重大事故隱患。由于抽水蓄能球閥結構復雜，制造難度較大，因此，中實洛陽重型機械有限公司改進原有的制造工藝，為中閥科技和東電集團公司的福建仙游水電工程項目制造的大型抽水蓄能球閥，滿足使用要求。

1制造工藝要求

抽水蓄能球閥如圖1所示。該球閥由法國阿爾斯通公司設計，閥體為兩半無法蘭焊合結構。活門為整體結構，閥體和活門均為鑄鋼件。

工藝要求：先將活門裝入閥體，如圖2所示，將兩半閥體對合好后焊接，焊接后退火處理；然后加工活門軸處、活門的閉水口、閥體的通水口處；再加工閥體通水口處，堆焊耐磨不銹鋼層（如圖3中C項中黑色區域所示），堆焊后加工至要求尺寸。

2 工藝難點及改進措施

2.1 焊接工藝的改進

（1）原工藝缺陷。在將活門裝進閥體之后，兩半閥體組裝一起進行焊接，閥體內為球形和圓柱形相貫，外部為不規則球形和圓柱形相貫，閥體的兩半剖分面處在大圓柱直徑的對稱中心上，兩半閥體接口處厚薄差異較大，如圖4所示。D－D處最厚，δ=395～400mm；E－E處最薄，δ=95～100mm。從最薄處的單邊焊接坡口15°過渡到最厚處的單邊焊接坡口7°，在焊接過程中的清渣、加熱、施焊及探傷、打磨難度大。且焊后容易出現線性裂紋，易漏水并造成重大事故。

（2）新焊接工藝。首先進行閥體母材與焊材等比例焊合面的焊接試驗工作。先確定使用的試板厚為400mm，并且焊接坡口按照圖4進行加工。其次焊接試驗所用的試板材質跟球閥材質相同，使用多種焊材和層間溫度來試驗焊接，最后進行探傷試驗確定焊接合格，然后入爐進行退火，檢驗焊材最終退火后能否達到要求的機械性能。經過焊接試驗并檢驗試板（焊接工藝評定）合格后，進行閥體焊接。

焊接時將兩半閥體的中分尺寸加工到圖紙要求，閥體內外打磨光滑平整，滿足無損檢測的要求，焊接坡口立車加工，粗糙度和坡口角度均滿足圖紙要求。

焊接順序：外側焊縫對角焊1/2后，內側清根，進行MT檢查，而后對角焊內側焊縫，內側焊縫焊滿后，焊外側剩余焊縫，全部焊完進行打磨，打磨合格進行UT和MT探傷，在這一道工序中，應注意的是焊接坡口要清理干凈，焊前加熱要充分，清根要清理干凈，打磨要平整，如遇探傷不合格處要刨開，并清理打磨干凈，清潔干凈，同時要注意加溫的時間和溫度，盡量不返工。全部探傷合格后進行加溫滿足工藝要求后，再按圖紙要求堆焊凸臺。

利用活門通水孔的旋轉對閥體內部進行施焊及打磨，如圖2所示，在活門的兩支撐軸處，即閥體兩支撐活門軸的孔處，設計兩個圓形支撐環安裝位置，兩支撐環與軸之間的間隙和支撐環與閥體之間的間隙經過理論數值加經驗數值總和的平均值，并將兩支撐環分別用連接板焊接在兩半閥體上，起到兩端軸頭位置支撐和轉動活門時的保護作用。將活門裝入后，兩半閥體組裝合格后用40mm厚的聯接鋼板共計12片，按焊縫圓周均布焊接在兩半閥體上，起固定作用。

外焊采取立焊方式進行，要求焊前預熱，預熱溫度及預熱時間按工藝規范執行，盡量做好預備工作，確保焊后探傷一次通過。

2.2 活門與閥體之間的活動間隙

由于設計的兩半結構的焊接坡口，正好處在進出水口處（如圖4所示），將進出水口各分成兩個半圓，焊接坡口厚薄不均，使整個閥體在焊后退火之前應力不均，給預留活門與閥體之間的活動間隙的計算帶來了困難，留量過大容易造成密封間隙不夠，留量過小會使活門與閥體卡死。

2.3夾具套筒刀進行活門軸焊后加工

閥體組焊后要進行焊后退火處理，活門在裝入閥體前不可能進行精加工，但焊后活門處于內部，其兩個支撐軸和關閉水口面的加工，加工切削的清理，難度非常大。原加工方法容易出現兩個支撐軸加工不同心，加工關閉水口面與兩支撐軸中心不平行，造成開關憋勁，甚至卡死和大量漏水。

中實洛陽重型機械有限公司自行設計的一種專門用于加工閥體與活門組裝件的刀具，如圖5所示。閥體與活門在焊后退火之前，將活門調至完全關閉狀態，調整好間隙，在上下游側口處用工藝聯接板將閥體與活門焊接固定牢固后進行去焊接應力退火，退火后將兩支撐環取出，由于閥體與活門在進出水口處牢固焊接，因此該支撐環取出不會對活門兩軸與閥體支撐孔中心的同心度有影響。對閥體找正后利用夾具套筒刀在數控鏜銑床上對兩活門軸進行粗精加工，再對閥體上的活門軸支撐孔進行加工。

2.4 環形工藝脹套

活門軸與閥體支撐孔加工結束后，在活門軸與閥體支撐孔之間，安裝專門設計的環形雙向工藝漲套，如圖6所示。環形雙向工藝漲套既固定兩端軸中心，又固定活門在閥體中的位置，確保閥體與活門的進出水孔關閉位置加工準確。在環形雙向工藝漲套安裝之后，將原焊接在上下游測口處的工藝聯接板割掉，立車加工閥體與活門的上下游側口。

3 結束語

（1）焊接工藝由原來的平焊改為立焊，不像原來需要反復翻轉工件，提高了工作效率，焊接檢驗由原來焊滿后探傷改成焊一段探一段，有利于及時解決焊接過程中出現的問題，在保證焊接質量的前提下，避免了因焊接引起的返修現象，加快了生產效率，節約了成本。

（2）在保證加工精度的前提下，減少了加工工藝步驟。并自主開發相關配套工裝，使加工效率提高。加工精度由原來的10μ提高到2μ左右；由原來的數控繞園走刀變成直接圓形走到；橢圓度由原來的15μ提高到4μ左右；光潔度從原來的Ra0.4變成Ra0.05。保證了加工的精度。

（3）根據工件材質的厚度等相關數據，合理制定熱處理工藝，熱處理時間由37h減少為26h，保證熱處理效果的同時，也提高了熱處理效率。

（4）改進工藝后加工的閥體和活門，現場使用活門旋轉自如，球閥關閉密封嚴實，未發現漏水現象和焊縫開裂現象。球閥耐水壓能力和密封效果達到要求。

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