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全焊接球閥設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的變化

Author:永嘉球勝閥門有限公司 Published on:2015-10-21 14:05:35

全焊接球閥設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的變化

  在20 世紀(jì)的五六十年代,我國閥門設(shè)計(jì)是按照原蘇聯(lián)的閥門設(shè)計(jì)手冊操作。閥體要進(jìn)行截面Ⅰ -Ⅰ、Ⅱ -Ⅱ和Ⅲ—Ⅲ( 圖5) 的強(qiáng)度計(jì)算,連接法蘭端的法蘭計(jì)算,閥蓋連接處端部法蘭的計(jì)算,閥蓋強(qiáng)度計(jì)算,以及螺栓強(qiáng)度計(jì)算等。如果涉及高溫、高壓,厚壁閥門,設(shè)計(jì)的工作量更大,且容易出現(xiàn)因強(qiáng)度不足而造成的事故。在60 年代末期,美國機(jī)械工程師協(xié)會(huì)( ASME) 成立了ASME B16. 34 分會(huì),負(fù)責(zé)起草一份閥門的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),規(guī)范閥門的設(shè)計(jì)。原美國閥門的設(shè)計(jì)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)分散在鍋爐壓力容器第Ⅲ卷和有關(guān)的管法蘭標(biāo)準(zhǔn)中,是不完整的。在20 世紀(jì)70 年代中期,出版了ASME B16. 34《法蘭端、螺紋端和焊接端閥門》標(biāo)準(zhǔn)。
閥體強(qiáng)度計(jì)算
圖5 閥體強(qiáng)度計(jì)算
  對于閥門閥體的壁厚給出一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)值是一件十分困難的事。由于壁厚與閥門的結(jié)構(gòu)種類( 如球閥、蝶閥、截止閥、閘閥等) 、工作壓力、通徑、工作溫度、閥體材料、工作介質(zhì)和外部載荷等有關(guān),即閥體壁厚= f( 閥門類別、閥體結(jié)構(gòu)、材料、壓力、溫度、通徑、工作介質(zhì)和外部載荷等)ASME B16. 34 定義了閥門的壓力等級( ASME Rating Class) ,給出了壓力等級系列( 如Class150、Class300、Class400……等) ,然后對應(yīng)不同的材料組別,給出一個(gè)閥門壓力等級與閥門工作壓力和溫度的關(guān)系。這樣,對于某一閥門材料,在ASME B16. 34 中可以找到一組表格,表示壓力等級與工作壓力、工作溫度間的函數(shù)關(guān)系為閥門壓力等級= f( 工作壓力,工作溫度)定義了閥門壓力等級后,閥門可以按壓力等級設(shè)計(jì)制造,然后根據(jù)不同的工作溫度,給出不同的使用工作壓力。標(biāo)準(zhǔn)給出的壁厚不考慮閥門類型和閥體結(jié)構(gòu)型式。對于介質(zhì)的腐蝕余量和可能發(fā)生外載荷,標(biāo)準(zhǔn)提示制造商應(yīng)予以考慮。這樣,閥體的最小壁厚tm僅是閥門通徑d 和壓力等級的函數(shù)( 這一函數(shù)關(guān)系可以在ASME B16. 34 標(biāo)準(zhǔn)的列表中找到) 。
  tm = f( 閥門通徑d,閥門壓力等級)ASME B16. 34 標(biāo)準(zhǔn)給閥門的設(shè)計(jì)帶來了方便,簡化了產(chǎn)品的計(jì)算,合理給出閥體的壁厚,保障閥門的安全運(yùn)行,對于閥門制造業(yè)的推動(dòng)是巨大的。但是,標(biāo)準(zhǔn)指出,應(yīng)該注意,這是一個(gè)“保守的上限值”。這個(gè)上限值對于中小口徑閥門其質(zhì)量增加和材料消耗的影響不大,但是,隨著閥門口徑的增大和壓力等級的提高,這個(gè)值的影響逐漸加大,這一問題已經(jīng)引起閥門制造業(yè)的深切關(guān)注。所以,歐洲體系的閥門設(shè)計(jì)很多不遵循這一規(guī)范,而采用鍋爐壓力容器規(guī)范。例如一個(gè)Class900 壓力級,口徑48in.( 1 200mm) 的全焊接球閥,德國舒克公司按德國AD 2 000 壓力容器設(shè)計(jì),一個(gè)球形閥體全焊接管線球閥,其質(zhì)量為19t,而按ASME B16. 34 設(shè)計(jì)的筒狀全焊接管線球閥,其質(zhì)量為28. 5t。鑒此,閥門制造業(yè)按ASME 第Ⅷ卷鍋爐壓力容器標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)是勢在必行。
  至于閥體螺栓強(qiáng)度,ASME B16. 34 即采用墊片有效外周邊所限定的面積Ag與螺栓抗拉應(yīng)力總有效面積As之比乘以閥門壓力額定等級,給出一個(gè)限定值。對于閥體流體通道上的螺栓,其限定值為7 000,對于閥蓋螺栓限定值為9 000。這種簡易的方法,其本質(zhì)是不考慮螺栓材料的差異,而是按螺栓材料最低強(qiáng)度計(jì)算,也不考慮密封形式、法蘭形式的差異。因此,也是一個(gè)保守的上限值。
5、設(shè)計(jì)規(guī)范
  API 6D - 2008 明確規(guī)定了ASME 第Ⅷ卷第一冊或第二冊是國際上認(rèn)可的設(shè)計(jì)規(guī)范,殼牌公司亦認(rèn)同可以選用國際上認(rèn)可的標(biāo)準(zhǔn)中任何一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)產(chǎn)品。因此,按ASME 第Ⅷ卷規(guī)范設(shè)計(jì)是閥門制造業(yè)設(shè)計(jì)的重大變革。英國BS EN12516 - 2 標(biāo)準(zhǔn)就是鑒于閥門發(fā)展的需要提出的。標(biāo)準(zhǔn)將ASME第Ⅷ卷的規(guī)則法用于閘閥、球閥、截止閥等閥體設(shè)計(jì)計(jì)算,包括閥體壁厚用計(jì)算法替代查表法,采用開孔補(bǔ)強(qiáng)的法則,以及閥體法蘭強(qiáng)度的計(jì)算規(guī)則,填料壓蓋的計(jì)算,螺栓的強(qiáng)度計(jì)算等。
全焊接球閥全焊接球閥
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