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(shù)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(jù)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(shù)( 這一函數(shù)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(chǎn)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(jīng)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(chǎn)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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