1.国产化背景和重要作用

大口径高压全焊接球阀是天然气长输管道中的关键设备。该阀门管径大（1016～1422mm），压力高（Class600～900），管线运行对阀门有着苛刻的要求：

（1）安全性 阀门要有足够的强度和刚度，可以承受管道沉降、移动、环境温差变化、地震和泥石流等多种外载荷作用，确保各种严酷环境下的使用安全。

（2）可靠性 要求阀门关键时刻操作灵活，确保性能稳定。当局部管道出现重大事故（如泄漏）时，截断阀要能迅速关闭并确保密封可靠无泄漏，否则有可能导致事态失控。

（3）长寿命 要求阀门内部易损件和密封件使用寿命长，经久耐用。长输管道运行寿命一般在30年以上，焊接在管线上的阀门应与管道寿命一致。

2010年以前，大口径高压全焊接球阀国内处于技术空白，没有研制经验，从西气东输一线工程、西气东输二线工程起，国内大口径高压全焊接球阀全部依赖进口，被国外少数阀门企业所垄断。我国作为世界大国，却不具备大口径高压全焊接球阀制造能力。

为推进天然气长输管线的装备国产化，在相关部门的共同努力下，2008年后逐步开展了大口径高压全焊接球阀国产化研制工作。2009—2011年实施了40～48in、Class600～900大口径全焊接球阀国产化项目，由中国石油西气东输管道公司和上海耐莱斯·詹姆斯伯雷阀门有限公司（现上海电气阀门有限公司）、成都成高阀门有限公司、五洲阀门有限责任公司共同开展国产化研制。2013—2017年实施了56in、Class900大口径全焊接球阀研制项目，由中国石油天然气股份有限公司西部管道分公司和上海电气阀门有限公司、成都成高阀门有限公司、五洲阀门有限责任公司共同开展国产化研制。

天然气大口径高压全焊接球阀国产化研制项目的实施完成，对我国石油天然气长输管线建设和促进行业技术进步都发挥了重要作用。首先是彻底扭转了国内高压大口径管线球阀依赖进口的局面，国产40～48in大口径高压全焊接球阀产品在西气东输二线、西气东输三线、中缅线等工程中大量应用，保障了国家能源安全战略的实施。其次是提高了管道建设和运行效益。国产设备投资相比进口设备最多可节约50%，打破了进口产品价格垄断局面，显著降低建设成本；采用国产设备供货周期可缩短50%以上，显著缩短了建设周期；国产备品备件价格优势明显，显著降低了运行成本；制造企业及时响应出现的问题，显著提升了售后服务水平。再次是提升了整个管线阀门行业技术水平，推动了行业科技进步。此项目成果填补了我国在天然气高压大口径全焊接管线球阀领域的国内技术空白，带动了整个管线阀门行业的技术进步，对产品设计、制造、检测技术及配套行业的技术进步都发挥了极大的推动作用；并为后续的更高参数的管线球阀研制奠定了基础，带动了包括四阀座球阀、安全可靠性评价体系研究等一系列关于管线球阀的深入研究。

2.国产化历程

（1）40～48in、Class600～900大口径全焊接球阀

1）项目启动和推进。2008年10月，中国机械工业联合会受国家能源局委托在北京召开了西气东输二线工程关键设备国产化方案论证会。2009年4月，国家能源局在沈阳召开天然气长输管道关键设备国产化工作会议，确定40～48in、Class600～900全焊接管线球阀为国产化示范项目，开展攻关。随后国家能源局发布〔2009〕243号文件，部署了天然气长输管道关键设备高压大口径全焊接球阀首台（套）国产化研制任务，并明确以西气东输东段工程为主要依托工程，开展工业性应用。2009年7月，国家能源局组织召开了长输管线关键设备国产化实施方案论证会。2009年11月，国家能源局组织召开了西气东输三线“天然气长输管线关键设备国产化研制工作”启动会，国家能源局、中石油公司、中国机械工业联合会等单位领导及代表现场见证了签约仪式。

2）科技攻关及样机研制。大口径高压全焊接球阀需要解决的主要技术难点是：阀门内安装有非金属密封件，不能以焊后热处理方式消除残余应力；焊接时产生的高温对阀内密封件的影响；高压大口径阀座密封结构、内件刚性及相对位置精度等设计制造问题；阀门的长寿命问题；现场操作时，在阀门的上下游设有旁路压力平衡（开启压差≤2MPa），但在做工业性试验时，全压差开关，而且是75次的试验要求，远超以往任何阀门标准，国内外毫无先例！

经攻关研制采用的国产化技术方案是：采用筒形阀体的整体全焊接结构设计；采用焊后不进行热处理安全保障技术；采用复合密封阀座，耐冲刷、抗爆；新型阀腔自动安全泄压；内件精密定位技术；试验大纲19项试验项目；工业性应用考核试验。

3）产品鉴定和工业性应用推广。2010年7月，由国家能源局、中国机械工业联合会、中石油公司组织专家召开了产品鉴定验收会。鉴定结果表明，参与40～48in、Class600～900大口径全焊接球阀国产化项目研制的上海电气阀门有限公司、成都成高阀门有限公司、浙江五洲阀门有限公司（相关样机见图A-31）完成了所有工厂试验项目，研制的产品分别通过了专家验收鉴定。2011年3月，大口径全焊接球阀产品通过中石油公司组织的工业性考核试验。至此，该研发项目圆满成功，标志着我国的管线球阀迈入国际先进水平，打破了国外技术垄断。

图A-31 40～48in、Class600～900大口径全焊接球阀样机

注：图中从左到右分别是成都成高阀门有限公司、上海电气阀门有限公司、浙江五洲阀门有限公司的样机。(www.daowen.com)

从2011年起，国产40～48in、Class600～900大口径高压全焊接球阀在国内西气东输二线、西气东输三线、陕京四线、中缅线、天津LNG项目、川气东送等长输管线上得到大量应用，并稳定运行。截至2017年7月，国内已投产长输管线在线运行的40～48in、Class600～900大口径高压全焊接球阀共计600余台。

（2）56in、Class600～900大口径全焊接球阀

1）项目启动和推进。2012年11月，中石油西部管道分公司在乌鲁木齐召开56in、Class900全焊接球阀试制技术要求研讨会。上海电气阀门有限公司、成都成高阀门有限公司、浙江五洲阀门有限公司作为研制方参加了会议。2013年8月，在北京正式签署了56in、Class900全焊接球阀国产化研发协议。

2014年5月，国家能源局、中国机械工业联合会和中石油公司有关部门组织专家和各阀门研制单位，对阀门研制与试验过程中出现的技术问题联合进行原因分析，并针对改进措施和模拟实验进行了充分的讨论，关于改进方案和下一步工作安排达成一致。2015年3月，完成了所有改进措施和效果验证。

2）科技攻关及样机研制。在科技攻关研制的过程中需要解决的主要难点是：56in、Class900超大口径高压全焊接球阀在世界上没有相关产品标准，须制定研制产品的各项技术参数和验收标准；降低超大口径高压球阀对管线的附加应力影响；密封阀座在全压差开关时的超音速冲刷；占阀门大部分重量的球体的支撑和位置定位；阀门各部分结构的刚性对阀座密封的影响，即保证密封所具备的刚度而不仅是强度。

首台（套）56in、Class900大口径全焊接球阀国产化研发采用的技术方案是：制定产品参数标准；采用轻量化（有球形或筒形阀体结构）的整体全焊接结构设计；采用焊后不进行热处理的安全保障技术；采用复合密封阀座，耐冲刷、抗爆；新型阀腔自动安全泄压；内件精密定位技术；试验大纲20项试验项目；工业性应用考核试验。

3）产品鉴定和工业性应用推广。2015年9月，受国家能源局委托，中国机械工业联合会和中石油公司科技管理部共同组织专家组赴成都进行工厂见证试验（见图A-32a）和考察。结果表明，产品性能完全满足技术条件要求，符合鉴定条件。

2015年10月，中国机械工业联合会、中石油公司在北京共同组织了56in、Class900口径全焊接球阀的产品鉴定（见图A-32b），上海电气阀门有限公司、成都成高阀门有限公司、浙江五洲阀门有限公司研制的产品（相关样机见图A-33）分别通过了专家验收鉴定。

图A-32 56in、Class900大口径全焊接球阀的见证试验现场和产品鉴定

2016年11月，成都成高阀门有限公司的56in、Class900大口径高压全焊接球阀产品率先通过了中石油公司在烟墩压气站组织的工业性考核试验（见图A-34）。2017年5月，上海电气阀门有限公司、浙江五洲阀门有限公司的产品也顺利通过了工业性考核试验。至此，该研发项目圆满成功，标志着我国的管线球阀达到国际领先水平，我国具备了独立研制开发世界最大口径高压管线球阀的能力。

图A-33 56in、Class900大口径全焊接球阀样机

注：图中从左到右分别是成都成高阀门有限公司、上海电气阀门有限公司、浙江五洲阀门有限公司的样机。

图A-34 西气东输西部管道烟墩压气站工业性试验

56in、Class900大口径高压全焊接球阀的研制成功，为我国中俄东线的建设提供了良好的基础条件，同时也为配套大转矩电动执行器、气液联动执行器的国产化提供了可能性。