0 引言 對(duì)于閥體的設(shè)計(jì)基本內(nèi)容包括：① 根據(jù)壓力、溫度確定閥體的材料；② 按照不同用途確定結(jié)構(gòu)形式；③ 確定結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度和連接方式；④進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算。
隨著同國(guó)際上的技術(shù)交流和引進(jìn)技術(shù)的廣泛增加，使得許多電廠逐漸采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO或者美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)ASMEB16.34《法蘭、螺紋和焊接端連接的閥門(mén)》，向國(guó)際接軌。因此本文僅以我廠設(shè)計(jì)的DN300，PN25閘閥的鑄造閥體為例，應(yīng)用我廠、美國(guó)、原西德等國(guó)有關(guān)強(qiáng)度計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)比性計(jì)算，加以比較。
DN300，PN25閘閥是我廠配200MW主給水管道上作為啟閉裝置用閥，按照壓力溫度等級(jí)，閥體材料選用ZG25（WCB）。計(jì)算壓力P=25MPa，計(jì)算溫度t=200℃。
材料的許用應(yīng)力[σ]20=98.07MPa 按《68- 0711閥門(mén)零件強(qiáng)度計(jì)算細(xì)則》（表16選取）計(jì)算用的相關(guān)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)均按DN300，PN25；
有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中的承載面積用CAD中的“求封閉圖形面積”方法求得。
2 本對(duì)比計(jì)算采用的標(biāo)準(zhǔn)
（1）68-0711哈鍋閥門(mén)零件計(jì)算細(xì)則
（2）原西德蒸汽鍋爐技術(shù)規(guī)程TRD301承受內(nèi)壓的圓筒
（3）美國(guó)ASME鍋爐及受壓容器規(guī)范NB3500~3545**閥門(mén)的設(shè)計(jì)
（4）美國(guó)ANSI B16.34閥門(mén)法蘭連接和對(duì)焊連接
3 計(jì)算公式及相應(yīng)說(shuō)明
按《68- 0711閥門(mén)零件計(jì)算細(xì)則》。本計(jì)算細(xì)則采用厚壁閥體計(jì)算公式，按第四強(qiáng)度理論：材料的危險(xiǎn)狀態(tài)是在形狀改變時(shí)引起的變形位能達(dá)到一定限度開(kāi)始的。該強(qiáng)度計(jì)算方法采用先求得*小壁厚，然后用殼體加強(qiáng)面積和通孔削弱面積比較計(jì)算進(jìn)行驗(yàn)證。（計(jì)算簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖2）
閥體中腔采用圓柱形殼體計(jì)算公式
（1）
支管按下式計(jì)算
（2）
式中：S=理論計(jì)算壁厚mm
C=附加壁厚mm
P=計(jì)算壓力MPa
DN=計(jì)算截面直徑mm
[σ]=材料許用應(yīng)力MPa
φ=支管半錐角
按以上兩式計(jì)算后，被支管通孔削弱的圓柱形殼體必須滿(mǎn)足以下條件。F1≥F
式中：F1=加強(qiáng)面積cm2
F=通孔削弱面積cm2 
應(yīng)力核算：
圓柱形殼體：
（4）
錐形支管：
（5）
（2）按原西德蒸汽鍋爐技術(shù)規(guī)程TRD301承受內(nèi)壓的圓筒（計(jì)算用有關(guān)數(shù)據(jù)見(jiàn)圖3）
按本標(biāo)準(zhǔn)第5條：以靜壓力為主要載荷的計(jì)算。在計(jì)算中錐形和圓角部分應(yīng)與與之相等的直角面積來(lái)代替。
基本筒體壁厚計(jì)算：
（6）
式中：SV=基本筒體壁厚mm
di=筒體計(jì)算截面內(nèi)徑mm
P=計(jì)算壓力N/mm2
σzui=材料許用應(yīng)力N/mm2
VA=焊逢減弱系數(shù)VA=1
支管壁厚計(jì)算
（7）
dAi=支管計(jì)算截面內(nèi)徑mm
應(yīng)力核算：
（8）
式中：AP=不考慮附加量金屬的承載面積mm2
Aσ=不考慮附加量流體的承載面積mm2
（7）式中的計(jì)算AP和Aσ的承載長(zhǎng)度按下述兩式計(jì)算：
對(duì)于基本筒體*大承載長(zhǎng)度
（9）
對(duì)于錐形支管*大承載長(zhǎng)度
（10）
式中：eG=基本筒體*大承載長(zhǎng)度mm
eA=錐形支管*大承載長(zhǎng)度mm
dAi=支管內(nèi)徑mm
SAO=支管計(jì)算壁厚mm
4 美國(guó)ASME鍋爐及受壓容器規(guī)范NB3500~3545 **閥門(mén)的設(shè)計(jì)
本計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算由于內(nèi)壓引起的一次薄膜應(yīng)力。對(duì)于滿(mǎn)足本節(jié)的所有的要求的閥門(mén)，均在內(nèi)壓力下的閥體*高應(yīng)力部位是頸與流道交接處，其特征是垂直與中心線(xiàn)平面的環(huán)向拉力的*大值在內(nèi)表面。
*小壁厚在NB-3540“承壓部件的設(shè)計(jì)”中已經(jīng)給出詳細(xì)的說(shuō)明，因本文只做校核計(jì)算，所以不進(jìn)行*小壁厚的計(jì)算。對(duì)按照ANSIB16.34表中所列的額定壓力值設(shè)計(jì)的閥門(mén)，閥體的*小壁厚應(yīng)按照ANSI B16.34確定。對(duì)非表所列的額定壓力閥門(mén)的*小壁厚按下式計(jì)算：
（12）
對(duì)于（12）式，因不進(jìn)行計(jì)算，式中符號(hào)不做說(shuō)明。
計(jì)算交叉處總的一次薄膜應(yīng)力強(qiáng)度Pm。計(jì)算用有關(guān)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)（見(jiàn)圖4）
（13）
式中：Pm= 在交叉處的一次薄膜應(yīng)力ib/in2
A f = 計(jì)算交叉處一次薄膜應(yīng)力有效液壓面積in2
Am= 抵抗作用在Af上液體力的有效金屬面積in2
PS = 計(jì)算壓力ib/in2
構(gòu)成流體面積和金屬面積的界限的距離LA和LN，按下式求得：
LA=0.5d-Tb （14）
或
LA=Tr （15）
計(jì)算時(shí)取公式（14）、（15）兩者之間的較大值。
（16）
式中：d = 交叉處閥體頸部的內(nèi)徑in
Tb= 交叉處頸部的厚度in
Tr = 交叉處主體的壁厚in
r2 = 交叉處圓角的半徑in
在NB3545.2中明確規(guī)定：閥體除滿(mǎn)足上述準(zhǔn)則外，還應(yīng)滿(mǎn)足下面的準(zhǔn)則。既，由于內(nèi)壓、管道反作用力及熱效應(yīng)所引起的Sn的范圍不能超過(guò)閥體材料在500℉時(shí)的3Sm。因?yàn)?8-0711“計(jì)算細(xì)則”沒(méi)有這方面的計(jì)算，因此本文不做比較計(jì)算。
5 計(jì)算結(jié)果統(tǒng)計(jì)
計(jì)算標(biāo)準(zhǔn) | 中腔計(jì)算厚壁（mm） | 中腔實(shí)際厚壁（mm） | 支管計(jì)算厚壁（mm） | 支管實(shí)際厚壁（mm） | 金屬承壓面積（mm2） | 流體承壓面積（mm2） | 計(jì)算壓力
（MPa） |
68- 0711 | 65 | 56.27 | 55 | 34.45 | 6462.5 | 8866.7 | 84.84 |
TRD301 | 65 | 56.27 | 55 | 38.16 | 31937 | 98807.294 | 88.08 |
NB3500- 3545 | 65 | | 55 | | 32955.625 | 74508.68 | 67.7 |
6 結(jié)論
根據(jù)以上計(jì)算，本文認(rèn)為，采用我公司計(jì)算細(xì)則和采用TRD301、NB35003545 的計(jì)算結(jié)果基本上一致，就是將國(guó)產(chǎn)材料ZG25改成WCB，在200℃下許用應(yīng)力有所降低，也能完全滿(mǎn)足強(qiáng)度要求。因此，在閥體強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，也可采用兩者相結(jié)合的方法