在20 世紀的五六十年代，我國閥門設計是按照原蘇聯(lián)的閥門設計手冊操作。閥體要進行截面Ⅰ -Ⅰ、Ⅱ -Ⅱ和Ⅲ—Ⅲ( 圖5) 的強度計算，連接法蘭端的法蘭計算，閥蓋連接處端部法蘭的計算，閥蓋強度計算，以及螺栓強度計算等。如果涉及高溫、高壓，厚壁閥門，設計的工作量更大，且容易出現(xiàn)因強度不足而造成的事故。在60 年代末期，美國機械工程師協(xié)會( ASME) 成立了ASME B16. 34 分會，負責起草一份閥門的設計標準，規(guī)范閥門的設計。原美國閥門的設計相關標準分散在鍋爐壓力容器第Ⅲ卷和有關的管法蘭標準中，是不完整的。在20 世紀70 年代中期，出版了ASME B16. 34《法蘭端、螺紋端和焊接端閥門》標準。

閥體強度計算

圖5 閥體強度計算

  對于閥門閥體的壁厚給出一個統(tǒng)一的標準值是一件十分困難的事。由于壁厚與閥門的結構種類( 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、工作介質和外部載荷等有關，即閥體壁厚= f( 閥門類別、閥體結構、材料、壓力、溫度、通徑、工作介質和外部載荷等)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) ，然后對應不同的材料組別，給出一個閥門壓力等級與閥門工作壓力和溫度的關系。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、工作溫度間的函數關系為閥門壓力等級= 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計制造，然后根據不同的工作溫度，給出不同的使用工作壓力。標準給出的壁厚不考慮閥門類型和閥體結構型式。對于介質的腐蝕余量和可能發(fā)生外載荷，標準提示制造商應予以考慮。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( 這一函數關系可以在ASME B16. 34 標準的列表中找到) 。

  tm = f( 閥門通徑d，閥門壓力等級)ASME B16. 34 標準給閥門的設計帶來了方便，簡化了產品的計算，合理給出閥體的壁厚，保障閥門的安全運行，對于閥門制造業(yè)的推動是巨大的。但是，標準指出，應該注意，這是一個“保守的上限值”。這個上限值對于中小口徑閥門其質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，這個值的影響逐漸加大，這一問題已經引起閥門制造業(yè)的深切關注。所以，歐洲體系的閥門設計很多不遵循這一規(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 壓力容器設計，一個球形閥體全焊接管線球閥，其質量為19t，而按ASME B16. 34 設計的筒狀全焊接管線球閥，其質量為28. 5t。鑒此，閥門制造業(yè)按ASME 第Ⅷ卷鍋爐壓力容器標準設計是勢在必行。

  至于閥體螺栓強度，ASME B16. 34 即采用墊片有效外周邊所限定的面積Ag與螺栓抗拉應力總有效面積As之比乘以閥門壓力額定等級，給出一個限定值。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，其本質是不考慮螺栓材料的差異，而是按螺栓材料最低強度計算，也不考慮密封形式、法蘭形式的差異。因此，也是一個保守的上限值。

5、設計規(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可的設計規(guī)范，殼牌公司亦認同可以選用國際上認可的標準中任何一個標準設計產品。因此，按ASME 第Ⅷ卷規(guī)范設計是閥門制造業(yè)設計的重大變革。英國BS EN12516 - 2 標準就是鑒于閥門發(fā)展的需要提出的。標準將ASME第Ⅷ卷的規(guī)則法用于閘閥、球閥、截止閥等閥體設計計算，包括閥體壁厚用計算法替代查表法，采用開孔補強的法則，以及閥體法蘭強度的計算規(guī)則，填料壓蓋的計算，螺栓的強度計算等。

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