0 引言 對于閥體的設計基本內(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構形式；③ 確定結構長度和連接方式；④進行結構設計和計算。
隨著同國際上的技術交流和引進技術的廣泛增加，使得許多電廠逐漸采用國際標準ISO或者美國國家標準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計的DN300，PN25閘閥的鑄造閥體為例，應用我廠、美國、原西德等國有關強度計算標準進行對比性計算，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℃。
材料的許用應力[σ]20=98.07MPa 按《68- 0711閥門零件強度計算細則》（表16選取）計算用的相關結構數(shù)據(jù)均按DN300，PN25；
有關標準中的承載面積用CAD中的“求封閉圖形面積”方法求得。
2 本對比計算采用的標準
（1）68-0711哈鍋閥門零件計算細則
（2）原西德蒸汽鍋爐技術規(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 計算公式及相應說明
按《68- 0711閥門零件計算細則》。本計算細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
DN=計算截面直徑mm
[σ]=材料許用應力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規(guī)程TRD301承受內(nèi)壓的圓筒（計算用有關數(shù)據(jù)見圖3）
按本標準第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與與之相等的直角面積來代替。
基本筒體壁厚計算：
（6）
式中：SV=基本筒體壁厚mm
di=筒體計算截面內(nèi)徑mm
P=計算壓力N/mm2
σzui=材料許用應力N/mm2
VA=焊逢減弱系數(shù)VA=1
支管壁厚計算
（7）
dAi=支管計算截面內(nèi)徑mm
應力核算：
（8）
式中：AP=不考慮附加量金屬的承載面積mm2
Aσ=不考慮附加量流體的承載面積mm2
（7）式中的計算AP和Aσ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：eG=基本筒體*大承載長度mm
eA=錐形支管*大承載長度mm
dAi=支管內(nèi)徑mm
SAO=支管計算壁厚mm
4 美國ASME鍋爐及受壓容器規(guī)范NB3500~3545 **閥門的設計
本計算標準計算由于內(nèi)壓引起的一次薄膜應力。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“承壓部件的設計”中已經(jīng)給出詳細的說明，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計的閥門，閥體的*小壁厚應按照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力強度Pm。計算用有關結構數(shù)據(jù)（見圖4）
（13）
式中：Pm= 在交叉處的一次薄膜應力ib/in2
A f = 計算交叉處一次薄膜應力有效液壓面積in2
Am= 抵抗作用在Af上液體力的有效金屬面積in2
PS = 計算壓力ib/in2
構成流體面積和金屬面積的界限的距離LA和LN，按下式求得：
LA=0.5d-Tb （14）
或
LA=Tr （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
Tb= 交叉處頸部的厚度in
Tr = 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：閥體除滿足上述準則外，還應滿足下面的準則。既，由于內(nèi)壓、管道反作用力及熱效應所引起的Sn的范圍不能超過閥體材料在500℉時的3Sm。因為68-0711“計算細則”沒有這方面的計算，因此本文不做比較計算。
5 計算結果統(tǒng)計
計算標準 | 中腔計算厚壁（mm） | 中腔實際厚壁（mm） | 支管計算厚壁（mm） | 支管實際厚壁（mm） | 金屬承壓面積（mm2） | 流體承壓面積（mm2） | 計算壓力
（MPa） |
68- 0711 | 65 | 56.27 | 55 | 34.45 | 6462.5 | 8866.7 | 84.84 |
TRD301 | 65 | 56.27 | 55 | 38.16 | 31937 | 98807.294 | 88.08 |
NB3500- 3545 | 65 | | 55 | | 32955.625 | 74508.68 | 67.7 |
6 結論
根據(jù)以上計算，本文認為，采用我公司計算細則和采用TRD301、NB35003545 的計算結果基本上一致，就是將國產(chǎn)材料ZG25改成WCB，在200℃下許用應力有所降低，也能完全滿足強度要求。因此，在閥體強度計算時，也可采用兩者相結合的方法