钢制阀门的材料、设计、检验要求(二)
上接:钢制阀门的材料、设计、检验要求(一)
5材料
5.1概述
5.1.1阀门承压件的材料选择参见表1,阀体、阀盖或盖板等零件可不采用相同的材料或同类材料,实际使用中根据阀体的材料,选择相适应的阀瓣、阀盖、阀杆、中法兰垫片、填料和其他承受压力或其他负荷的零件材料,材料选择必须符合适用阀门的压力一温度额定值。
5.1.2公称压力PN≤50的阀门,使用温度≤200℃的条件下,碳钢阀门承压件的中法兰连接螺栓允许采用碳钢。
5.1.3当公称尺寸DN≤100,公称压力PN≤110的阀体和阀盖,采用熔模铸造件时,应符合表1涉及的标准要求,但允许以标准熔炼炉号,并以φ5X 25 mm(GB/T228-2002规定的R7号试样)的拉伸试样代替标准的拉伸试样确定力学和化学性能。标准熔炼炉号金属就是预先单独装炉精炼的金属。拉伸、试样应在与铸件相同的耐火材料铸模中铸造,并应与铸件进行相同的热处理。当熔模铸件用于公称尺寸和公称压力大于上述范围时,则应符合材料标准的全部要求。
5.2材料选择
材料选择本标准不作具体规定。在使用中材料有质变的可能性,碳化物相转化为石墨,铁素体材料的氧化,碳素钢在低温下的韧性下降,奥氏体材料晶间腐蚀的敏感性,镍基合金的晶界腐蚀等,都是需要考虑的因素。
当使用工况对材料有特殊要求时,为了保证材料满足特定工况的技术条件,用户应对制造厂提出特殊要求。
5.3防静电要求
与阀体绝缘的内部零件可能聚集静电荷。例如具有不导电材料阀座和密封件的球阀。当使用工况要求防止静电时,必须提供接地条件。
6设计要求
6.1阀体设计
6.1.1公称尺寸和公称压力
阀门公称尺寸按GB/T 1047 -2005的规定。公称压力按GB/T 1048- 2005的规定。
6.1.2壁厚
阀体壁厚不应小于表3的最小值tm,但是6.1.4至6.1.7, 6.2和6.7中所指的情况除外。使用表3时,所列数值中间的值可以用线性插人法求得。阀体壁厚最小值要求从接触流体的内表面量起。最小壁厚不应包括衬垫、镶衬或衬套的厚度。
6.1.3内径
阀门端部基本内径d按附录A规定的流道内径选取,但最小直径不小于阀门端部基本内径的90。对于承插焊接端和螺纹连接端阀门,在确定d值时不考虑承插孔或螺纹直径和相关的沉孔或锥孔(见6.2.3 , 6.2.4 )。焊接坡口加工的过渡带局部偏差不需考虑。但是6.1.6规定的除外。流道内有
衬垫、镶衬或衬套的场合,内径d是衬里与阀体分界面处的直径。
6.1.4阀体颈部
阀体颈部应从阀体外侧沿颈部方向量出1.1区段之内(见图1)保持6.1.2和6.1.5中所述的最小壁厚。直径d为6.1.3所规定的内径,tm、为表3i中的最小壁厚。最小壁厚的要求范围是从阀体内部接触流体的表面,直到阀盖填料密封部位,包括所有压力腔壁。
超出上述1.1区段之外,阀体颈部应有一段内径为d’的直圆筒部分,该局部壁厚不小于t’。t‘是根据相应直径‘d“在表3中按相应的压力等级查取的壁厚。
表3 壳体最小壁厚tm
图1 阀体颈部
公称压力PN16至PN420的阀体颈部相应内径按式(1)计算:
(1)
公称压力大于PN420的阀体颈部相应内径按式(2)计算:
(2)
式中:
d'——阀体颈部一段直圆筒部分内径,单位为毫米(mm)
d"——按d'计算的相应内径,单位为毫米(rnm) ;
PN——公称压力。
a)在d'>1.5d的特殊场合,整个阀体颈部长度内,包括上述1.1的区段内径为d',其壁厚等于大于t'
b)对于阀体颈部内径比阀体通道内径小很多的情况,例如蝶阀阀体的d/d'≥4(见图2),从阀体内径与阀体颈部直径轴线相交处起量的L= tm(1十1. 1 )区段内的局部壁厚应等于t'此
处t’是用相应的阀体颈部内径d’和相应的压力等级从表3查取。超出上述L=tm, (1+1.1、/瓦叮)区段的阀体颈部应根据直径d''确定局部最小壁厚。在阀体颈部壁上平行于阀体颈部轴线方向钻孔或攻丝的情况下,要求内侧和外侧连线厚度之和不小于tm,或t',见图2中ƒ'+g'≥t'2钻孔的内侧连线厚度和底部的连线厚度不小于0.25tm:或0.25t' ,见图2中ƒ≥0.25tm , j≥0. 25tm。并且这个厚度应沿阀体颈部延续一段距离,即从颈部顶端开始至少等于孔深加上半个孔径或螺栓直径的距离。
6.1.5中间压力额定值的螺纹连接端或焊接连接端阀门
中间压力等级的壳体最小壁厚用线性插入法由式(3)和式(4)确定:
(3)
(4)
式中:
Prd——中间压力等级的公称压力;
tm——中间压力等级的壳体最小壁厚,单位为毫米(mm) ;
Pd——设计温度下的工作压力,单位为兆帕(MPa) ;
P1——与Pd相邻的压力低值,单位为兆帕(MPa) ;
P2——与Pd相邻的压力高值,单位为兆帕(MPa) ;
Pr1——与P1相应的公称压力;
Pr2——与P2相应的公称压力;
t1——公称压力Pr1的最小壁厚,单位为毫米(mm) ;
t2——公称压力Pr2的最小壁厚,单位为毫米(mm)
以设计温度和工作压力Pd,查3.1. 1规定的压力一温度额定值,再确定与Pd相邻的额定压力低值P1和相邻高值P2,P1和P2是相当于压力级Pr1和Pr2的额定值。确定相当于设计条件的中间压力等级Prd用式(3)计算。
用表3中适当的内径d,分别确定出公称压力Pr1和Pr2的最小壁厚t1和t2。确定相当于设计条件的最小壁厚用式(4)计算。