球阀作为管输系统的关键设备，在长输管道输送中起着控制隔断和联通的作用。为解决 常规两阀座球阀易内漏问题，根据 API 6D—2014《管线和管道阀门规范》 设计了一种大口径油 气管线固定球球阀四阀座结构。分析了四阀座球阀在阀座全部完好和部分失效状态下密封的工 作原理，做到上级阀座失效后下级阀座仍能实现双阻塞或双隔离与排放；采用不同标准设计四 阀座球阀阀体强度时，要使强度试验压力与 API 6D—2014中要求的 1.5倍额定压力保持一致；四 阀座球阀转矩比常规两阀座球阀预紧转矩大 1倍，总体扭矩不影响阀门使用，并配套相应执行 器。四阀座球阀具有的隔离密封阵列、阀座多种组合、阀座密封与清洁一体、注脂腔封闭等特 点，因此大口径油气管线固定球球阀四阀座结构设计极大地降低了阀门泄漏的风险和概率，显 著提高了阀门的可靠性、密封性和使用寿命。

1 前言

管线输送是当代油气输送的主要方式之一，利 用长距离管线输送油气资源已成为当今世界能源输 送的主要手段。主要油气生产国和消费国大都采用 长输管线来解决油气资源的运输问题，其中，天然 气 95%以上采用管线输送方式。油气介质属易燃、易爆物类，且输送压力很高，加之长输管线一般途 经地理环境复杂、气候恶劣、环境温度变化大的区 域，且管线投运后，要求能够长期连续安全可靠运行[1]。

管线球阀属于管道输送系统中关键且使用数量较大的设备，同时也是出现各类问题最多的设备。 管线球阀在管道系统中起着控制隔断和联通的作 用，阀门内漏导致关闭不严，对管线作业和管道运 行的安全可造成严重后果，因内漏更换阀门导致运 行调整、停输、放空等经济损失远高于阀门自身的 价值[2-3]。因此，长输管线阀门比通用阀门要求具有 更高的安全可靠性、密封性和足够的强度及刚性， 以确保长输管线安全可靠运行[4]。国内有些恶劣的 油气输送介质及较差的施工质量常导致常规阀座球 阀密封失效，如西部管道公司近 3年西二三线西段 和双兰线更换了近百台关键位置的阀门。

目前，国内外油气管道用管线阀门多为常规阀 座的固定式全焊接球阀，按阀体型式主要有筒形阀 体和球形阀体两种，但阀座型式是一致的，为一个 阀门设计两个阀座，即上游和下游各一个阀座，如 图 1所示。阀门通过球体转动到关闭位置时，球体 的球面与阀座的密封面之间形成的接触实现管道介 质的隔断和隔离，阀门内漏的可能性主要集中发生 在阀座密封上。

2 四阀座结构设计

球阀的结构和阀座的密封决定了阀门内漏的可 能性，拆解长输油气管线内漏球阀，进一步验证阀 座密封失效的主要原因[5]，对阀门可靠性、密封性 和长久使用寿命起着十分重要的作用，故阀座密封 是阀门设计的重要环节。