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全焊接固定球阀设计计算方法

作者: 来源: 发布于:2019-04-22 15:24:13
1、全焊接球阀通道直径的确定

在设计计算全焊接固定球阀时,首先要确定阀体的通道直径,以便作为其他部位计算的基础。球体通到底最小直径要符合相应标准的规定。设计国标全焊接固定球阀时,全通径球阀的最小通径应符合GB/T 19672-2005《管线阀门 技术条件》或GB/T20173-2006《石油、天然气工业—管线输送系统—管线阀门》标准规定。设计美标全焊接固定球球阀时,全通径球阀的最小通径应符合API6D-2008/ISO14313:2007《石油、天然气工业—管道输送系统—管道阀门》标准规定。对于全焊接缩径固定球球阀,标准规定对于公称尺寸≤DN300(NPS12)的球阀,球阀公称尺寸的孔径缩小一个规格,按标准规定内径;对于公称尺寸DN350(NPS14)~DN600(NPS24)的球阀,球阀的公称尺寸的孔径缩小两个规格,按标准规定的内径尺寸;对于公称尺寸>DN600(NPS24)的球阀,应和用户商定。对于没有标准规定的全焊接球阀,通常球体通道的截面积应不小于管道额定截面积的60%,设计成缩径形式,这样可以减小球阀的结构,减轻重量,减小阀座密封面上的作用力和启、闭转矩。一般采用球阀公称尺寸DN与球体通道直径之比等于0.78。此时,球阀的阻力不会过大。

2、球体半径的确定

设计球阀首先应根据球体通道直径和介质工作压力p来确定球体外圆半径R。所示。当=45°时,sin2DNR,2sin2, 2=22DNR则,所以22 RDN。如果按此式确定球 体半径,则公称尺寸DN和球体长度L相等,则DN=L。当球阀关闭时,A点实际上仍在密封环的边缘,而不能起到密封作用。因此,L尺寸必须增大,而使L>DN,使A点移到密封环的面上起到密封作用。所以,必须对上式进行修改。

3、全焊接固定球球阀中体最小壁厚的计算

全焊接固定球阀的结构形式通常有两种,即圆筒式壳体和球形壳体。不过这两种结构的中体和左、右体的最小壁厚计算方法是相同的。依据API6D-2008和GB/T 20173-2006标准要求,对于全焊接固定球阀的角焊缝强度有效系数取0.75。按GB/T 150-1998《钢制压力容器》和美国ASME锅炉和压力容器规范BPVC第Ⅷ卷 第1册UG-27受内压容器的壁厚,结合ASME B16.34-2009《法兰、螺纹和焊连接的阀门》的最小壁厚计算式。笔者认为焊缝强度有效系数取0.75,即是局部无损检测,也就是中体和颈部的焊接,属于角焊缝,只能做表面无损检测,即MT或PT,不能做射线无损检测,也不能做超声波无损检测。因此,角焊缝的强度有效系数才取0.75,也就是用加厚壁厚,增加焊缝深度,来弥补由于焊缝不能进行全面100%的射线检测可能出现的缺陷。因此,全焊接球阀中体和左、右体的最小壁厚的计算,按ASME B16.34-2009中的公式,分母中的应力系数应乘以0.75。


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