分析了連接螺柱(螺紋)強度計算用公英制轉換和壓力級轉換的條件不等式產生偏差的原因,論述了API600標準中不等式的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準引用的不等式中參數“PN ”的定義、系數值和表達式,提出了簡化和統一計算方式的建議。

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)的強度進行設計校審。ANSIB16134 - 1996對磅級鋼制閥門列出了關于閥體與閥蓋的連接螺柱最小抗拉應力截面積和連接螺紋最小抗剪切應力截面積的條件不等式。該不等式引入ANSI系列磅級閥門標準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準以不同表達式引入文本,但由于采取了不同的表達方式,以及在壓力級轉換和公英制轉換過程,出現參數歧義和系數差異,導致計算結果出現較大偏差,因此有必要對不等式的設計理念、轉換原則、計算方式和適用范圍進行探討。

2、公式分析

　　ANSIB16134中關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,不應超過材料許用應力的45%(極限條件是對> 20000psi的許用應力, 取20000psi) 。但這個拉應力沒有將體蓋連接的法蘭密封墊片的密封力以及關閉閥門時閥桿總軸向力產生的拉應力列入其中。而這二個被簡略的拉應力在通常使用的應力分析算式中占總拉應力的50% ～75%。現將Sb 系數簡化為1,則式(1)轉換為

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

　　限于篇幅，文章中間章節的部分內容省略，詳細文章請郵件至作者索要。

13、非鋼制閥門的條件不等式

　　當式(4) 用于非鋼制閥門時, 應根據相應的材料規范和相應磅級的標準磅級表中查到38℃時的工作壓力值, 圓整后按PN (公稱壓力) 定義轉為公稱壓力標志的數值, 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力值的作用。

14、結語

　　在多項閥門國家標準中, 對于ANSIB16134標準中閥體與閥蓋的連接螺柱(螺紋) 強度計算的條件不等式的轉換和引用過程出現的參數“PN ”的定義、系數值和表達式的不一致及由此引起的計算偏差應予以關注, 希望有一個統一、準確、簡化且也能適用于PN (公稱壓力) 的DIN 系列閥門的計算方式。