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01 有限元分析
阀门在定型设计前，要用有限元对阀门的应力场、温度场等进行综合分析。
1.1  阀体、球体应力分析

通过模拟计算，得到阀体内壁等效应力分布图，如图6所示。阀体内壁最大等效应力分布在进出口流道处，最大等效应力约为185MPa，阀体内壁其余部位的等效应力较小，均小于标准规定的应力。

图1 阀体内壁应力分布

（1）阀体应力分析结果
由图1看出，阀体最大应力分布在进口端流道和阀杆孔处，最大等效应力约为153MPa，阀体内壁其余部位的等效应力较小，均小于标准规定的应力。
（2）球体应力分析结果由图6得出，球体最大应力分布在流道处，最大等效应力约为109MPa，阀体内壁其余部位的等效应力较小，均小于标准规定的应力。
1.2  阀杆应力分析
（1）阀杆等效应力分析
通过模拟计算，得到阀杆等效应力分布云图，如图7所示。阀杆最大等效应力分布在上端，最大等效应力约为275.09MPa，其余部位的等效应力较小，均小于许用应力。

图2 阀杆应力分布图

（2）阀杆剪应力分析通过模拟计算，得到阀杆剪应力分布云图。阀杆最大剪应力为66.366MPa，小于材料的许用剪应力。
1.3  温度场分析
阀门在关闭状态下与介质接触，热交换达到平衡状态。阀体与介质接触的壁面最高温度在阀体中腔，为550℃，最低温度在出口端法兰，温度为190℃。阀门内壁温度场的分布如图3所示。

图3 阀门内壁面温度场

02 检验和试验
由于耐磨球阀安装在渣油加氢催化的关键装置上，介质工况严苛，又是替代进口产品，所以阀门出厂前应进行下列三类试验：
（1）按API598标准进行出厂压力试验；
（2）冷热交变循环试验；
（3）静压寿命试验。
2.1 出厂压力试验
按照API598标准，在室温下进行壳体液压强度试验，高压液体密封试验，低压气体密封试验，还要进行开关动作试验（空载、带载各5次），观察是否有卡阻现象，还用带数显的扭矩扳手测试开关扭矩，分别记录开、关扭矩最大值。在室温下还要用氦质谱检漏仪按照ISO15848-2标准，检测体、盖连接处和阀杆填料函处的氦泄漏数值，应该达到标准B级要求。
2.2  阀门冷热交变循环试验
沸腾床渣油加氢装置主要分为两部分，第一是反应部分，第二是催化剂在线加排部分。催化剂在线加排部分存在温度（150~453℃）和压力（0~19.94MPa）交变情况，所以耐磨球阀应进行冷热交变循环试验。冷态（室温）试验内容和方法与阀门出厂压力试验的内容和方法相同，热态试验比较复杂。阀门热态试验装置由阀门加热系统、压力系统和测控系统组成（图9）。阀门加热系统由电阻丝加热的高温箱和阀门推送机构组成。压力系统由气瓶组、汇流排、调压装置、增压泵、气路切换箱、高压管路等组成。测控系统由传感单元、采集控制单元、控制回路、人机界面等组成。

阀门进行热态试验时，首先将阀门安装试压盲板、阀门内腔、填料函处、箱内等处放置温度传感器，另一端接入控制柜。当阀体内温度升至设定温度后，保温，进行空载开关试验，测试空载开关扭矩。然后向阀内充入额定压力的氮气或空气，进行带载开关动作试验，测试带载开关扭矩，并进行进出口2端压力密封试验，通过流量计分别测出进出口端的阀座泄漏量。测试后将阀门取出，冷却至室温，再按API598标准进行各项试验，包括开关动作试验、空载、带载扭矩测试和低泄漏试验。按照这样的冷热交变循环3次，才能认定为试验结束。
2.3  阀门静压寿命试验

S-zorb装置的反应过滤器用的高频球阀，开关操作为2.5万~3万次/ａ，所以在研制小口径 （DN≤50）阀门时，最好按JB/T 8861标准进行静压寿命试验。具有静压寿命试验设备的厂家较多，也可采用专业的检测试验系统，对产品的结构、选材、密封面硬化效果等可作出合理评判。

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