對于閥體的設(shè)計基本內(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)長度和連接方式；④進行結(jié)構(gòu)設(shè)計和計算。

     隨著同國際上的技術(shù)交流和引進技術(shù)的廣泛增加，使得許多電廠逐漸采用國際標(biāo)準(zhǔn)ISO或者美國國家標(biāo)準(zhǔn)ASMEB16.34《法蘭、螺紋和焊接端連接的閥門》，向國際接軌。因此本文僅以我廠設(shè)計的DN300，PN25閘閥的鑄造閥體為例，應(yīng)用我廠、美國、原西德等國有關(guān)強度計算標(biāo)準(zhǔn)進行對比性計算，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，閥體材料選用ZG25（WCB）。計算壓力P=25MPa，計算溫度t=200℃。

     材料的許用應(yīng)力[σ]²⁰=98.07MPa 按《68- 0711閥門零件強度計算細(xì)則》（表16選?。┯嬎阌玫南嚓P(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 本對比計算采用的標(biāo)準(zhǔn)

      （1）68-0711哈鍋閥門零件計算細(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ASME鍋爐及受壓容器規(guī)范NB3500~3545**閥門的設(shè)計
     （4）美國ANSI B16.34閥門法蘭連接和對焊連接

      3 計算公式及相應(yīng)說明

      按《68- 0711閥門零件計算細(xì)則》。本計算細(xì)則采用厚壁閥體計算公式，按第四強度理論：材料的危險狀態(tài)是在形狀改變時引起的變形位能達(dá)到一定限度開始的。該強度計算方法采用先求得*小壁厚，然后用殼體加強面積和通孔削弱面積比較計算進行驗證。（計算簡圖見圖2）

     閥體中腔采用圓柱形殼體計算公式

              （1）

     支管按下式計算

              （2）

     式中：S=理論計算壁厚mm
              C=附加壁厚mm
              P=計算壓力MPa
              D_N=計算截面直徑mm
              [σ]=材料許用應(yīng)力MPa
              φ=支管半錐角

     按以上兩式計算后，被支管通孔削弱的圓柱形殼體必須滿足以下條件。F₁≥F

     式中：F₁=加強面積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（計算用有關(guān)數(shù)據(jù)見圖3）

     按本標(biāo)準(zhǔn)第5條：以靜壓力為主要載荷的計算。在計算中錐形和圓角部分應(yīng)與與之相等的直角面積來代替。

     基本筒體壁厚計算：

              （6）

     式中：S_V=基本筒體壁厚mm
             d_i=筒體計算截面內(nèi)徑mm
             P=計算壓力N/mm²
             σ_zui=材料許用應(yīng)力N/mm²
             V_A=焊逢減弱系數(shù)V_A=1

     支管壁厚計算

              （7）

     d_Ai=支管計算截面內(nèi)徑mm

      應(yīng)力核算：

              （8）

     式中：A_P=不考慮附加量金屬的承載面積mm²
              A_σ=不考慮附加量流體的承載面積mm²

     （7）式中的計算A_P和A_σ的承載長度按下述兩式計算：

     對于基本筒體*大承載長度

              （9）

     對于錐形支管*大承載長度

              （10）

     式中：e_G=基本筒體*大承載長度mm
              e_A=錐形支管*大承載長度mm
              d_Ai=支管內(nèi)徑mm
              S_AO=支管計算壁厚mm

     4 美國ASME鍋爐及受壓容器規(guī)范NB3500~3545 **閥門的設(shè)計

     本計算標(biāo)準(zhǔn)計算由于內(nèi)壓引起的一次薄膜應(yīng)力。對于滿足本節(jié)的所有的要求的閥門，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”中已經(jīng)給出詳細(xì)的說明，因本文只做校核計算，所以不進行*小壁厚的計算。對按照ANSIB16.34表中所列的額定壓力值設(shè)計的閥門，閥體的*小壁厚應(yīng)按照ANSI B16.34確定。對非表所列的額定壓力閥門的*小壁厚按下式計算：

              （12）

     對于（12）式，因不進行計算，式中符號不做說明。

     計算交叉處總的一次薄膜應(yīng)力強度Pm。計算用有關(guān)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)（見圖4）

              （13）

     式中：P_m= 在交叉處的一次薄膜應(yīng)力ib/in²
              A _f = 計算交叉處一次薄膜應(yīng)力有效液壓面積in²
               A_m= 抵抗作用在Af上液體力的有效金屬面積in²
               P_S = 計算壓力ib/in²

     構(gòu)成流體面積和金屬面積的界限的距離L_A和L_N，按下式求得：

     L_A=0.5d-T_b        （14）

      或

     L_A=T_r              （15）

     計算時取公式（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
              T_b= 交叉處頸部的厚度in
              T_r = 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：閥體除滿足上述準(zhǔn)則外，還應(yīng)滿足下面的準(zhǔn)則。既，由于內(nèi)壓、管道反作用力及熱效應(yīng)所引起的S_n的范圍不能超過閥體材料在500℉時的3S_m。因為68-0711“計算細(xì)則”沒有這方面的計算，因此本文不做比較計算。

     5 計算結(jié)果統(tǒng)計

      6 結(jié)論

     根據(jù)以上計算，本文認(rèn)為，采用我公司計算細(xì)則和采用TRD301、NB35003545 的計算結(jié)果基本上一致，就是將國產(chǎn)材料ZG25改成WCB，在200℃下許用應(yīng)力有所降低，也能完全滿足強度要求。因此，在閥體強度計算時，也可采用兩者相結(jié)合的方法