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意大利蓝帕阀门

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球阀标准化的发展史

20世纪五六十年代,我国的阀门是按原苏联的阀门设计手册设计,计算工作量很大。20世纪六十年代末,美国工程师协会B16.34分会起草了一份阀门的设计标准来规范阀门的设计,即ASME B16.34《法兰端 螺纹端 焊接端钢制阀门》。这一标准的最大贡献是定义了一个阀门的压力等级,Class150,Class300,Class600……等,然后对于某一阀门材料组别,给出一个阀门压力级与阀门的工作压力、工作温度关系图表。这样阀门制造厂按阀门的压力等级来设计制造阀门,从而使阀门容易实现标准化,系列化设计。

为进一步简化阀门的设计,ASME B16.34给出阀门最小壁厚与阀门通径、压力等级的函数关系图表,阀门壳体的强度设计只需查表即可,无须进行繁琐的计算。这样,给阀门制造业带来了很大方便,对保障阀门的安全服役做出重要的贡献。

但是问题有它的两面性。这样一个不考虑阀门种类,阀体的结构型式,一个组别内材料的不同强度给出的最小壁厚,是一个“保守的上限值”。这一值对中小阀门影响不大,随着口径增大,压力等级提高,材料的消耗增加很大。例如一个Class900,NPS48的球阀,德国舒克公司按AD2000设计的重量为19吨,而按B16.34设计的重量为28.5吨,所以阀门制造业按ASME第Ⅷ卷锅炉压力容器建造规则设计势在必行。

API 6D-2008,第23版考虑到这一问题,在新版中做出重大的改变:“承压元件的设计和计算方法应按照国际上认可的设计规范或标准规定,同时考虑到管道的负载,操作力等”同时指出“国际上认可的设计规范或标准,例如ASME第Ⅷ卷第一篇或第二篇,ASME B16.34,EN 12516-1和EN 13445-3。”也就是API 6D标准的阀门设计,买方和卖方可任选一个标准来进行设计。

英国BS EN12516-2在2004年就已经给出一个新的标准,《工业阀门-壳体设计强度第二篇钢制阀门壳体的计算方法》就是鉴于上述阀门发展背景提出的,阀体的壁厚用计算法代替查表法,采用开孔补强法则,以及阀体法兰的强度计算规则等。

阀门制造业由于长期习惯于采用B 16.34的查表法,对于锅炉压力容器的建造规则法缺少了解,面临按新标准设计的挑战。

当前首要的问题,针对阀门设计的需要进行按ASME Ⅷ锅炉压力容器建造规则设计的技术培训来提高中国阀门制造业的整体水平。这涉及高等材料力学、弹性力学的基础知识,例如薄膜应力理论,圆柱壳体的弯曲理论与边界效应,应力集中与开孔补强,压力容器的应力分类与限制条件,强度理论与强度设计,ASME Ⅷ-(2)中的按规则法设计,按分析设计,以及标准中有限元分析数据线性化处理等基本知识需要进行专业技术培训。