閥體與閥蓋連接螺柱(螺紋)強(qiáng)度計算方法的探討

　　分析了連接螺柱(螺紋)強(qiáng)度計算用公英制轉(zhuǎn)換和壓力級轉(zhuǎn)換的條件不等式產(chǎn)生偏差的原因,論述了API600標(biāo)準(zhǔn)中不等式的K值在公稱壓力( PN )的DIN系列鋼制閥門的計算中存在的問題,探討了多項閥門國家標(biāo)準(zhǔn)引用的不等式中參數(shù)“PN ”的定義、系數(shù)值和表達(dá)式,提出了簡化和統(tǒng)一計算方式的建議。

1、概述

　　閥體和閥蓋如選用螺柱(螺紋)連接組件承受額定工作壓力,需要對螺柱(螺紋)的強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計校審。ANSIB16134 - 1996對磅級鋼制閥門列出了關(guān)于閥體與閥蓋的連接螺柱最小抗拉應(yīng)力截面積和連接螺紋最小抗剪切應(yīng)力截面積的條件不等式。該不等式引入ANSI系列磅級閥門標(biāo)準(zhǔn)AP I 600 / ISO10434: 1998后,近兩年有多個公稱壓力( PN)采用DIN系列的鋼制閥門國家標(biāo)準(zhǔn)以不同表達(dá)式引入文本,但由于采取了不同的表達(dá)方式,以及在壓力級轉(zhuǎn)換和公英制轉(zhuǎn)換過程,出現(xiàn)參數(shù)歧義和系數(shù)差異,導(dǎo)致計算結(jié)果出現(xiàn)較大偏差,因此有必要對不等式的設(shè)計理念、轉(zhuǎn)換原則、計算方式和適用范圍進(jìn)行探討。

2、公式分析

　　ANSIB16134中關(guān)于栓接閥蓋的螺栓最小截面

　　式(1)表示閥體與閥蓋的連接螺柱最小截面積所承受的拉應(yīng)力,在閥門的最大工作壓力作用于墊片有效周邊面積時,不應(yīng)超過材料許用應(yīng)力的45%(極限條件是對> 20000psi的許用應(yīng)力, 取20000psi) 。但這個拉應(yīng)力沒有將體蓋連接的法蘭密封墊片的密封力以及關(guān)閉閥門時閥桿總軸向力產(chǎn)生的拉應(yīng)力列入其中。而這二個被簡略的拉應(yīng)力在通常使用的應(yīng)力分析算式中占總拉應(yīng)力的50% ～75%�，F(xiàn)將Sb 系數(shù)簡化為1,則式(1)轉(zhuǎn)換為

　　顯然,式(2)的拉應(yīng)力計算值與式(1)相比提高了122% ,意在抵消二個被簡略的拉應(yīng)力,但仍與應(yīng)力分析算式的計算值存在20%左右的差距。

　　限于篇幅，文章中間章節(jié)的部分內(nèi)容省略，詳細(xì)文章請郵件至作者索要。

13、非鋼制閥門的條件不等式

　　當(dāng)式(4) 用于非鋼制閥門時, 應(yīng)根據(jù)相應(yīng)的材料規(guī)范和相應(yīng)磅級的標(biāo)準(zhǔn)磅級表中查到38℃時的工作壓力值, 圓整后按PN (公稱壓力) 定義轉(zhuǎn)為公稱壓力標(biāo)志的數(shù)值, 以此計算出變因素K值,列入適用于該材料的條件不等式(表13～表15) 。由于這類材料的閥門一般使用低于35C rM o鋼性能的螺柱, 因此9 000ps i便失去了極限許用應(yīng)力值的作用。

14、結(jié)語

　　在多項閥門國家標(biāo)準(zhǔn)中, 對于ANSIB16134標(biāo)準(zhǔn)中閥體與閥蓋的連接螺柱(螺紋) 強(qiáng)度計算的條件不等式的轉(zhuǎn)換和引用過程出現(xiàn)的參數(shù)“PN ”的定義、系數(shù)值和表達(dá)式的不一致及由此引起的計算偏差應(yīng)予以關(guān)注, 希望有一個統(tǒng)一、準(zhǔn)確、簡化且也能適用于PN (公稱壓力) 的DIN 系列閥門的計算方式。