閥門(mén)承壓件最小壁厚計算式的分析與應用

1、概述

　　在閥門(mén)產(chǎn)品設計及閥門(mén)承壓件的設計中,目前尚無(wú)閥門(mén)承壓件的最小壁厚計算公式,在計算時(shí)一般都暫用壓力容器壁厚計算公式來(lái)代用。但是,經(jīng)計算得出的數值比實(shí)際選用的要小得多,也就是說(shuō),用壓力容器壁厚計算公式來(lái)計算閥門(mén)承壓件的最小壁厚是不適宜的�？茖W(xué)的確定閥門(mén)承壓件最小壁厚方法和合理的選用計算公式,使閥門(mén)承壓件最小壁厚符合我國閥門(mén)現有的設計、制造和使用水平是十分必要的。

2、設計準則

　　閥門(mén)是壓力管道重要附件。由于其功能的特殊性,受力的復雜性,所以其設計準則也有著(zhù)特殊性。經(jīng)研究證明,其設計過(guò)程是基于亞比例失效準則。亞比例失效是認為承壓件只有完全處于亞比例狀態(tài)時(shí)才是安全的,一旦承壓件某一點(diǎn)設計的最大應力使承壓件產(chǎn)生變形超出亞比例范圍,就認為這個(gè)承壓件已失效。亞比例狀態(tài)是承壓件因受力產(chǎn)生比例變形,其變形量達到最大比例變形量的一半時(shí)的變形狀態(tài)。

　　閥門(mén)在工作中受到介質(zhì)壓力作用同時(shí)還受到密封副之間擠壓力的作用,在這些作用力作用下,閥門(mén)閥座和閥瓣等承壓件因受力而變形,當其變形量超出亞比例變形范圍時(shí)閥門(mén)密封副因過(guò)大變形而產(chǎn)生泄漏,于是閥門(mén)失效。此時(shí),亞比例極限是當試棒受拉產(chǎn)生最大比例變形的一半變形量時(shí)的抗拉強度,即σy = 0.5σP (圖1) 。材料比例極限、彈性極限和屈服極限相差不大, 可近似地取σP≈σe≈σs , 安全系數n取2, 于是閥門(mén)承壓件不能發(fā)生失效的許用應力[σ]為

　　式中σs ———屈服極限,MPa
　　　　σe ———彈性極限,MPa
　　　　σP ———比例極限,MPa
　　　　σy ———亞比例極限,MPa
　　　　σb ———強度極限
　　　　n———安全系數

7、結語(yǔ)

　　經(jīng)閥門(mén)承壓件最小壁厚計算公式設計計算的閥門(mén), 到目前為止尚未出現因壁厚而失效的質(zhì)量問(wèn)題。同時(shí)計算數值與GB /T 12224標準中最小壁厚相似, 和壓力容器最小壁厚計算公式相比較, 此公式更接近產(chǎn)品實(shí)際情況。因此, 相關(guān)的設計準則、強度理論和亞比例極限等理論具有實(shí)際意義,符合閥門(mén)承壓件受力失效實(shí)際工況。

參考文獻

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