《阀门》杂志2012年01期第一部分

1、 42 阀门2012 年第 1 期文章 号:1002-5855( 2012) 01-0042-04安全 失效模式和影响分析迮 1 ，刘 龙2 ，王海庄1 ，周张荣1 ，陈 强1 ，李景松1( 1. 吴江市 吴机械有限 任公司，江 州 215213; 2. 上海海事大学物流工程学院，上海 201306)摘要 讨 了安全 在使用 程中出现的各种失效模式及 生原因，分析了对系统设备的影响程度，提出了相 的 防和 修保养措施。关 安全 ; 失效模式; 影响分析中 分 号: TH134文献 : AFailure modes and effects analysis of safety valveZE X

2、iao-feng1 ，LIU Long2 ，WANG Hai-zhuang1 ，ZHOU Zhang-rong1 ，CHEN Qiang1 ，LI Jing-song1( 1. WuJiang DongWu Machinery Co ，LTD ，Suzhou 215213，China;2. Logistics Engineering College，Shanghai Maritime University，Shanghai，201306，China)Abstract: Different failure modes of safety valves and their causes were

3、discussed firstly Then their effects on the whole equipments were analyzed Finally，the corresponding precautions and maintenance measures were proposedKey words: safety valve; failure mode; effect analysis1 概述安全阀是介 送系 中重要的超压保 装置，可防止设备 力超 允 的极限，它的正常运行关系到整个系 能否安全 定运行。 了保 设备安全，需 行安全 的失效模式与影响分析( Failure

4、 modes and effects analysis FMEA) ，又称 故障模式与后果分析。失效模式是指能被 察到的错误和缺陷 象，影响分析是指通 分析 失效模式 系 的安全和功能的影响程度，提出可以或可能采取的 防改 措施，以减少 程缺陷，提高过程 量的技 。FMEA 已 广泛 用于制造行 品生命周期的各个阶段。本文 了安全 的各种失效模式及 生原因，分析了失效形式的影响程度，提出了相 的 防建议和 修保养措施。2 失效模式及原因安全 的失效模式主要有 内泄漏( 即阀座泄漏) 、 外泄漏、整定 力超差、排放 力超 允 、启 压差超 允 、开启高度不够、 跳、 振和运 部件卡阻等。2. 1

5、 阀座泄漏阀座泄漏失效模式是指在正常运行工况下，介质从 瓣和阀座密封面之 泄漏。 是安全阀最常见的失效模式之一。造成阀座泄漏的原因主要有 座和阀瓣密封面 、安装不正确、高温、选型错误和密封面附着异物等。阀座泄漏将 致系 工作 力降低，严重 会使系 无法正常工作。( 1) 阀座和阀瓣密封面 造成密封面 的原因可能是腐 性介 对金属密封面的侵蚀，也可能是管道或设 安装 留在其中的 渣、 或其他 物 在介 中伴随安全 的排放而高速流 ，冲刷密封面造成密封面 坏。( 2) 阀门安装不正确安全阀 出口管道因安装不正确形成了不均匀 荷，使 同轴度遭受破坏或 形等，引起阀座泄漏。作者 介: 迮 ( 1981

6、 ) ，工程 ，从事安全 的 工作。2012 年第 1 期阀门 43 ( 3) 高温用于高温介 或安装于高温 境中的安全阀，在 座或阀瓣密封面堆 周 可能会 生不均匀的 膨胀而 致泄漏。同 簧受高温影响后会 致 簧 度下降，造成阀门预紧力变小，从而 生泄漏。( 4) 选型错误选用的安全阀整定 力与设备实际工作 力过于接近。当设备工作 力的波 范 接近或超 安全 的密封 力时，也可能引起 的泄漏。( 5) 密封面附着异物安全 在装配 程中， 附在密封面上 致密封不严，或者在运行 程中，排放 有 附在密封面上 致密封不严。2. 2 外泄漏外泄漏是除了阀座泄漏以外的所有泄漏。主要涉及 体与阀盖 接处

7、、阀体与 出口管道 接处和承压部件本身的缺陷。外泄漏主要是由于安装不当， 致 出配对法 的 片无法压紧，或是存在 大安装 力 致阀体 形，无法正确安装配对法 。 波 管 放 的泄漏可能是波 管破 ， 致介质从排气口溢出。阀门零部件存在缺陷，如 造砂眼等， 致外泄漏。安装不合理，密封 未按照要求安装 片或密封胶也会 致外泄漏。外泄漏将 致有毒或有害介 染 境，高温高 介 的外泄漏 将对操作人 生危 。2. 3 整定 力超差整定 力超差是安全阀实际的开启 力超 准或 范 定的整定 力容差范 。原因主要有几个方面。安全 工厂出厂整定 采用的介 和现场工况的介 不同。安全阀出厂整定 温度与 工况温度不

8、同。安全阀出厂整定 采用的 力表精度和 使用 力表的精度不同。使用人 操作水平和 力表 数存在误差。 境温度的 化 致 簧 度的 化使整定 力超差。整定 力 机构松 生整定 力超差。安全阀选型错误，在有背压 化的情况下 常 安全 使开启 力 生 化。2. 4 排放 力超 允 安全阀开启后，阀门 口的排放 力超 准或 范 定的允 超压值，其主要原因是 圈位置 放不合理。排放 力超 允 会使 超 定的 力， 期 于这种情况将存在安全 患。2. 5 启 压差超 允 启 压差超差即整定 力和回座 力之差超 准或 范 定的允 ，其主要原因是 位置 放不合理。如回座 力过高，将使安全 在开启后迅速关 ，此

9、 生高 的根源尚未消除，将 致阀门再次开启，从而 生 跳。如回座 力过低，将使系 中的介 度排放， 于 重的介 来 是浪 。在某些系 中，过度排放 会 系 生不利影响。2. 6 开启高度不够安全阀开启后达不到 定的开启高度，其主要原因是 存在泄漏、运 部件卡阻或 圈位置 放不合理等原因造成的。安全阀达不到 定的开启高度就无法排放 定的 放量，会 致系 力持 升高。2. 7 跳与 振 跳是安全阀开启后，阀瓣快速异常的来回运动，运 程中 瓣接触阀座。 振是安全阀开启后，阀瓣快速异常的来回运 ，运 程中 瓣不接触阀座。 跳与 振 生的原因相似。 通径选用不当，即 用 的排量 大。 口管道的阻力太大。

10、出口管道的阻力太大。 簧 度太大。 圈位置 放不合理。 跳 生的冲 力 管道和设 将 生不利影响。 振 生的机械振 会使管道和设备的焊缝产生疲 裂 ，同 振也会影响安全 的排量。2. 8 运 部件卡阻运 部件之 存在阻塞，将 致阀门开启和回座 作不灵活或开启后不回座等。运 部件卡阻有多种原因。运 部件有碰 、拉毛等 象。管道或设备中存在 渣、 等 ， 入运 部件的 隙，阻塞运 。安全 期不动作，且又未做定期检 和 修，从而造成阀门运 部件之 的锈蚀， 致运 卡阻。 不合理， 向 隙 小，在高温运行工况下，材料的膨胀不同 致运 部件卡阻。运 部件卡阻会使安全阀无法正常开启，或者开启后不能回座等

11、象， 系 的安全运行 生威 。3 失效模式的 防和排除失效模式的 防和排除方法 表 1。 44 阀门2012 年第 1 期表 1失效模式的 防和排除失效模式主要失效原因出 概率 防和排除方法1.装配前所有零件 行清洗。装配检 合格后， 所有开口部位用干 的塞子堵住密封面有 物51%2.在现场使用时，尽量避免外来物 入密封面3.发现密封面有影响阀座密封的 物 ，可以通 提升工具使 达到全开状 ，用高速排放的介 冲刷 物，或解体阀门清 密封面1.装配前所有零件 行清洗。装配检 合格后， 所有开口部位用干 的塞子堵住阀座泄漏密封面 坏43%2.在现场使用前， 清理管道或设备中的 渣、 及其他外来物，

12、防止在 门开启后，外来物随介 冲刷密封面造成 坏3.若密封面 坏后， 解体 放 ，并根据密封面的 坏程度，采取相 的修理方案，依严重程度分 采取更 、机加工密封面和研磨密封面整定 力与设 或系 的1%重新考 合适的整定 力正常工作 力太接近 簧松弛使整定 力减低1%设计时应考 使用工况下的温度和阀门安装 境的温度， 与之匹配的弹簧材料部件缺陷14%所有承压部件应 行水压强度试验，以排除部件泄漏造成的 外泄漏 安装不当和存在安装1.应严格按照 品使用 明书 行安装66%2.选用与阀门 出口配对法 相一致的 片 力3.排放管的 按照相 的 范，排放管应设置相关支架 外泄漏装配不合理17%安全 的装

13、配应严格按照装配 、明 表和作 指 书 行1.波 管应 行疲 寿命 ，安全阀波 管的疲 寿命 足使用工况的波 管破裂3%要求2.波 管 件应 行水压强度试验 整螺杆松 18% 整螺杆 有防松机构，在工厂 整 力后 行 封，防止随意 整1.装配前所有零件 行清洗。装配检 合格后， 所有开口部位用干 的密封面油污9%塞子堵住2.若发现密封面有油污时，可以通 提升工具使 达到全开状 ，用高速排放的介 冲刷油污，或解体阀门清 密封面整定 力超差1. 于出口背压恒定，且背 不超 整定 力 10% 的工况，可以 用常 式安出口背压影响19%全 ，但必 在出厂 对整定 力 行修正2. 于出口背压 化的工况，

14、 背压平衡式安全阀安装不当9% 簧式安全阀应垂直安装1.设计选型时，根据使用工况的温度，针 性的 合适材料的 簧，或者根温度影响9%据温度的不同 簧 行修正2.采取合适的 构以减少温度 簧 度的影响排放 力超 圈位置 放不合理100%1.出厂 ，将 圈 放至 定的位置 允 2.根据 情况， 圈位置 行适当 整 圈位置 放不合理89%1.出厂 ，将 圈 放至 定的位置回座 力超2.根据 情况， 圈位置 行适当 整 允 构不合理11%根据使用工况 合适的 构1.装配前所有零件 行清洗。装配检 合格后， 所有开口部位用干 的塞子堵住外来物影响34%2.在现场使用时， 尽量避免外来物 入运 部件之 的

15、 隙3.若有外来物 入运 隙，则应解体阀门清除外来物4.根据外来物对部件的 坏程度可以采取相 的措施， 足尺寸要求的前提运 部件卡阻下对 坏面 行修复或更 运 部件运 部件之 隙 小33%设计时，考 运 部件之 的 隙，运 部件材料的 膨胀和使用工况的温度1.设计时，充分考 所有零部件可能存在的干涉性，并在 装配 行 零件干涉33%2. 安装 ， 严格按照 品使用 明书。需增加外 附件 ， 征求 备制造的意 2012 年第 1 期阀门 45 表 1失效模式的 防和排除失效模式主要失效原因出 概率 防和排除方法阀门泄漏按照上述方法解决阀门泄漏问题运 部件卡阻按照上述方法解决运 部件卡阻 开启高度

16、不够 圈位置 放不合理将 圈 整至合适的位置排放管阻力 大， 生较大1. 减小排放阻力背压2. 波 管平衡 构的 通径选用不当，排放量设计时， 和 工况流量相匹配的安全 通径 大 口管道或出口管道的阻按照 范或 准合理的 、出口管道，以减小管道阻力力太大 跳和 振 簧 度太大 合适 度的 簧 圈位置 放不当，回座将 圈 整至合适的位置 力过高4 结语安全 在实际使用中，应采用科学 型，严格按照操作规程 行 保养，及时总结经验教训，降低安全 的失效概率，从而确保系 备的 定可靠运行。参 考 文 献1周震 炉 力容器 力管道泄放装置 用手册M 北京: 中国 准出版社，20032蒋 成 事故 与分析

17、技 M 北京: 化学工 出版社，20093GB /T 7826 2006 系 可靠性分析技 失效模式与影响分析 ( FMEA) 程序S( 收稿日期: 2011. 04. 23)( 上接第 37 页)5. 2 支架、阀瓣和阀杆校核在内 、自重、螺栓预紧力和 SSE 地震 荷 合作用下，支架、阀瓣和阀杆的最大 力强度值分 113. 5MPa、99MPa 和 146MPa，分 小于其材料 可 力值 138MPa、134MPa 和 285MPa。根据要求，可 部件与静止部件的相对 形不超 隙的 90% ，即阀杆与阀盖的 隙要求控制在 0. 4mm 内。根据计算，阀杆在事故工况下的最大 形量 0. 31

18、mm，在 要求的范 内，能保 能 部件在地震 和地震后的可运行性。5. 3 中法 与螺栓 力校核在内 、自重、螺栓预紧力和 SSE 地震 荷 合作用下，中法 与螺栓 力校核 表 3，支架与压板 接螺栓的 力校核 表 4。表 3中法 与螺栓 力校核 定内容计算 果 ( MPa)限 ( MPa)结论法 颈部 向 力 SH65.71. 5S = 201合格法 径向 力 SR99.6S = 134合格法 切向 力 ST57.4S = 134合格法 力( SH + SR ) /282.7S = 134合格法 力( SH + ST ) /261.6S = 134合格中法 螺栓拉 力142.9S = 193

19、合格表 4支架与 板 接螺栓 力校核 定内容计算 果( MPa) 力限 ( MPa)结论拉 力 175. 61Su /2 = 482. 5合格剪 力 32. 430. 6Su /3 = 199.4合格2+20. 1961合格( Su /2) 2( 0. 62Su /3) 26 结语 用 ANSYS 行抗震分析 程中采用最 劣的工况、最不利的 荷 合，计算阀门设备的各重要部件的 力，然后利用最严格的 力限 ( 评定准 ) 行 定。在 的制造和材料等均符合 ASME 范相 要求的前提下，核二级 截止阀，在内 、自重、螺栓预紧力和地震 荷 合作用下，阀门各部件的 力均小于 范限 ， 形控制在可接受范

20、 内。因此， 在 SSE 地震事故工况条件下能保持 构完整性及可运行性。参 考 文 献1GB 50267 97，核 厂抗震设计 范S2ASME QME 1 2002，核 厂能 机械设备的鉴定S3EJ /T 1022 96， 水堆核 厂 力分析和抗震分析S4 征明，吴莘馨，何 延 核安全 的 构力学分析J ，2004( 4) : 1 45 征明，吴莘馨核安全一 的力学分析J ，2007 ( 2) ，18 226 晶晶 柴油 机 抗震分析J 振 与冲 ，2009( 12) : 193 197( 收稿日期: 2011. 06. 15) 40 阀门2012 年第 1 期文章 号:1002-5855(

21、2012) 01-0040-02阀门 品出厂 与型式 标准 定的分析叶永和( 温州市 量技 督 院，浙江温州 325007)摘要 述了 与 品合格的关系。从阀门 品标准 定的 入手，指出了 行标准出厂 与型式试验规定中存在的问题。给出了 品 根据抽 控制理 和科学制定验收检验规则的检验方案。关 阀门; 检验规则; 量水平; 品标准中 分 号: TH134文献 : AValve product factory inspection and type test standard analysisYE Yong-he( Wenzhou Institute of Calibration and Tes

22、ting for Quality and Technical Supervision，Zhejiang Wenzhou 325007，China)Abstract: This essay discusses the rules of valve inspection and the relation with qualified product It pointed out the problems existed in the current standard factory inspection and type test regulation ac-cording to the valv

23、e product standard required inspection rules This essay offers the inspection plan for valve product based on sampling inspection control theory and scientific acceptance inspection rules Key words: valve; inspection rules; quality level; product standard1 概述 含的或必 履行的需求或期望，可 地理解为 品 准既是指 企 生 的技 范， 足

24、定的要求。 个 定的要求可以对 件 品提出，也可以对 品 体提出。对 件 品来 ，就又是交易双方 行交易 鉴 量的依据，在商品市 济中起到非常重要的作用。 行的 品 准是符合 品 准的技 要求或 先 定的 量特征要求。如果对 品 体来 ，首先应确定用什么来主要包括适用范 、引用 准、 品型号、技 要求、衡量 批 品 体的 量，即 量水平指 。一般 方法、检 和 志包装等，其中技 要求是体 件 品 量的 志，检 是 品 来 ，可以用不合格品率作 量水平指 ，也可以量的方法。技 要求是指 品性能指 的高低，而用平均每百 位 品不合格数作 量水平指 ，检 是控制整体 量水平的高低，如果检验规还可以用

25、某 量特征的 体均 作 量水平指则不完善或 误，即使技 要求再高，也无法控制 标。如果没有具体指 ，检 无法判定被检 品品的 量。 我国 行的 品 准都有 量 体是否合格。当然，有些 品 准没有具体 量把关的 定检验规则，有些检 只是 对水平指 定，但有一套比较完善的验收 验程序，了个 特性指 ，而对整个阀门 量无法 行控制，通过该检验程序也能将 品 量控制在某个 定的 量水平 ，以此减少依据 量水平指 再来制定甚至是不能杜 量不合格的 入市 。1造成阀门 品 量水平低的原因有很多，除生 企检 方案的麻 。 自身原因外，阀门 品 准不完善是造成阀门质而阀门类的 品 准只有 件阀门合格的指 量水

26、平低的外部主要原因。( 即阀门 品 准中的技 要求) ，没有批阀门合格2 合格与 的关系的指 ， 准 定的检 未起到控制阀门 量水平的作用，即使 企 按照 准 行 量根据文献2的定 ，合格即 足明示的、通常作者 介: 叶永和( 1960 ) ，教授 高 工程 ，从事 量技 督控制的研究。2012 年第 1 期阀门 41 检验，也会有不合格的 出 判 合格 品的现象。3 检验规则分析以文献3 定的 品 准 例( 其他阀门产品 准也相 似) ， 准将控制阀门 量分 出厂检 与型式 ，而型式 采用抽 方式。( 1) 出厂检 看似是对阀门全部检验，但是 检 只是 对某几个特性指 ，其合格性不能完全替代

27、 阀门合格，只有 的全部检 目都达到 准 定的技 要求才能判该阀门合格，也就更 不上出厂检验可以判批阀门合格。所以，出厂检验合格只是保 所检 目合格，无法保 阀门 品 量的正确判定。( 2) 型式 是考核企 生 的能力和是否达到 准 定技 指 的 明。而 准 定型式 采用抽 检 方式，并作为“正式生 ，定期或 累一定 量后，应周期性 行一次检验”。型式 不仅要担 生 企 能否生 阀门的能力与技 ，而且 要 督整个阀门 品的 量情况。然而，从 品检 和使用 果分析， 准 定的型式 采用抽 检 方式不能控制 的 量水平，在 累到一定 量的 中即使有大量的不合格 存在也不易 。( 3) 按文献3的

28、定，可以具体分析型式 在 检验中的一些 。 有一批公称通径255 600mm 的 ，随机抽取 2 台 行型式 ，即检 方案 ( 2; 0) 。根据抽 理 知道，在 品 量水平 p 中 用检 方案( n; L) ，批 品抽 检 被判 合格( 即通过) 的概率 Pa ( p) 为LPa ( p) = Cnd pd ( 1 p) n d( 1)d = 0由于 型式 的检 方案 ( 2; 0) ，即L = 0，将式 ( 1) 推 式 ( 2) ，得Pa ( p) = ( 1 p) n( 2)用式 ( 2) 计算在不同 量水平 p 下批阀门被判 合格 ( 即通过) 的概率如表 1 所示。表 1( 2;0

29、) 方案在不同 量水平 p 下的通 概率 量水平 p( % )1. 01. 52. 54. 06. 51020P a ( p) 0. 980 0. 970 0. 951 0. 922 0. 874 0. 810 0. 640从表 1 中分析，不同 量水平的批阀门都有可能通过检验后被判定 合格品，即使 品按 准 行检验，其 量 是不能 最 控制。而 于不合格品率达到 10% 批阀门，用 准 定的检 方案 ( 2; 0) 还有 81% 概率通过检验。 于不合格品率达到 10% 批阀门，抽检 5 批才 一批不合格，而其余 4 批所含的不合格阀门都随着型式 的合格而被漏检。然而， 准 定 “检 目中若

30、有一台阀 一 指 不符合表 7 中技 要求的 定，允 从供抽 的闸阀 品中再抽取 定的抽 台数，再次检 全部检 目的 果必 符合表 7 中技 要求的 定，否 判为不合格品”， 定 一步放宽了对阀门 量的要求。根据式 ( 2) ，判批 不合格的概率是1 Pa ( p ) 。若型式 的检验方案 ( 2; 0) 不能通过，只要再次抽 检验不出现不合格品就可以判定 批阀门合格，此批阀门即判定 合格。反之只有 2 次抽 检 都不能通过，才能判定批阀门为不合格。根据 一 定，最后通过的概率 Pa再次 ( p) 为Pa再次 ( p) = 1 1 Pa ( p) 1 Pa ( p) (3)按照式 ( 3) 计

31、算批 在不同 量水平 p 下用检 方案 ( 2; 0) 再次抽 检验后合格 ( 即通过) 的概率如表 2 所示。表 2 ( 2;0) 再次抽 方案在不同 量水平 p 下的通 概率 量水平1. 52. 54. 06. 510203045p( % )P a再次( p) 0. 999 0. 998 0. 994 0. 984 0. 964 0. 870 0. 652 0. 514表 2 中的数据 明，即使一批 中有接近一半不合格品 ( 或不合格品率为 45% ) 存在，还有51. 4% 通过检验的可能性，即抽 检验 2 次有一次被判 合格的几率。4 结语阀门整体 品 量水平低，除生 企 自身原因外，

32、阀门 品 准的不完善也是不可轻视的，应 予高度重 和必要的修正。 品 准主要目的是 一 定 品的技 性能与要求，至于如何控制阀 的 量水平应该由各个生 企 根据其技 能力与管理水平控制和把握。如果 品 准需要 一的 量水平和制定检验规则，应根据抽 检 控制理论，科学地制定 收 验规则，避免出 品按 准 行 量把关，不合格的 被 判 合格 品的现象。参 考 文 献1叶永和 品 量控制与提高 答M 北京: 中国计量出版社，20092GB /T 19000 2008， 量管理体系 基 与 S3GB /T 12232 2005，通用 法 接 阀 S( 修改稿日期: 2011. 11. 03)2012

33、年第 1 期阀门 23 文章 号:1002-5855( 2012) 01-0023-06 体内 筒壁厚计算式的探 倪 平( 宁波埃美柯 阀门有限公司，浙江宁波 315020)摘要 根据不同的 度理 和 准 ，分析了国内外相关标准 定的各种内 筒壁厚 算式的推 程。通 比和 差分析， 某些 算式的适用性提出 疑，建 制定与国 接 且符合国情的 壳体 度方法系列标准。关 体; 内 筒; 壁厚; 计算式中 分 号: TH134文献 : AThe discussion of equations for calculating the wall thicknessof internal pressure

34、 cylinder for shellNI Ping( Ningbo AMICO Copper Valves Mfg Inc，Ningbo 315020，China)Abstract: The article analyzes derivations of the equations for calculating the wall thickness of the inter-nal pressure cylinder in terms of national and international standards according to their different intensity

35、 theory and design principles It raises questions to applicability of some equations by comparison and er-ror analysis Finally，the author proposes to make the national standards of shell design strength with ap-plicable for both international standards and national situationsKey words: shell; intern

36、al pressure cylinder; wall thickness; calculating equation1 概述通过对国内外相关 准的 体内 筒壁厚计算式推 程的研究和分析，以及壁厚计算 的 比和误差分析， 行 准 定的 体壁厚计算式在引用、 和参数定 上存在一些不恰当处置，在强度理论、设计准 和安全系数的 上与国 准存在不同和滞后的现象。希望此文能有助于 壁厚计算式和壳体设计强度方法的选用和探 。2 薄壁 筒壁厚计算阀门壳体的 筒外径与内径之比小于等于 1. 2 时，其强度通常按薄壁容器分析，根据不同强度理论、设计准 和计量 位，由受内 薄壁 筒 力公式推 出各 用 体壁厚计算式

37、。取 J = 0。用截面法解得 = Pd /2t，Z = Pd /4t，因Z 仅为 之半，所以内 薄壁 筒的最大 力 由周向 力 确定。 =Pd( 1)2t式中 力，MPaP内 ，MPad内径，mmt壁厚，mm2. 2 按第四 度理论计算的薄壁中径 算式因 J = 0，Z = 0. 5，按第四 度理论的强度条件确定的相当 力 r4 为1222r4 =( Z )+ ( Z J )+ ( J ) 槡22. 1 内 薄壁 筒的 力公式薄壁 筒在内 力 P 的作用下， 生周向 力=槡3、 向 力 Z 及径向 力 J 。工程 用上一般r42作者 介: 倪平( 1947 ) ，男，工程 ，从事 的 品开

38、和工艺设计。 24 阀门2012 年第 1 期2( 2)槡3代入式( 1) ，( dM+ t)替 内径d，以中径整理得t =PdM( 3)2. 3 P式中dM 阀体中腔最大内径，mm许用 力，MPa1962 年水管 炉 度 算公式 行 定参考前 准，采用式( 3) ，取= ReL /1. 65，至 1977 年被替 。其 塑性材料的 体壁厚计算参照式( 3) ，但将改 用拉 力，仿 ASME 1 锅炉爆破 力 算式在 1952 年之前对= b /4. 0 的 定，取= Rm /4. 25。又因 阀体型腔有别于 炉 筒，是由内径大于等于通道内径 d 的中腔与 接管路的通道交叉构成，因此通常按阀体

39、中腔最大内径 dM 取 。但在列表方法的表 计算式中 按 1. 5d 取 ，比通径大 50% 。这虽有利于预先按公称通径估算中腔最大内径 制壁厚表 ，但偏差较大。2. 3 按第三 度理论计算的薄壁阀体中径 算式由第三 度理论强度条件确定相当 力 r3 为r3 = J=Pd2t以中径(dM+ t)替 内径d，整理得t =PdM( 4)2 P1977 年由石化部和一机部 合 的 制石油化工 力容器 定，改用大多数国家 用的第三 度理 薄壁中径 算式，取为 ReL /1. 6和 Rm /3. 0 中 小值，将屈服和断裂同时作为 力容器强度失效的两种主要形式，安全系数 一直沿 至 GB 150 199

40、8。但同一时期的文献1选择式( 3) ，并延用至今。由于第一强度理 和第三 度理 所得筒壁上一点的相当 力相同，若将改 用拉 力， 式 4 也适用于灰 等脆性材料阀体壁厚计算。以 力分析设计 基 的 ASME 2( Pa 0. 4时) 和 BS EN12516 2 基于由内 引起的，沿 筒形壳体厚度上的 体一次薄膜 力强度的 算， 出相同的壁厚计算公式，但与 炉 筒不同的是，P 被定 “ 内 ，加上所考 的任一点由流体静压 所 生的 力”。因此式( 4) 应 薄壁阀体壁厚计算的基本公式，可分 适合于脆性和塑性材料。2. 4按第三 度理论计算的薄壁阀体外径 算式薄壁公式只有在壁厚极小时( 理论值

41、为 0) 才是正确的。 以外径 D( D = dM + 2t) 替 内径 d 代入式( 1) ，整理得PdMt = 2 2P( 5) 将计算式由 适用于薄壁内 筒，扩大到也适用于 厚壁， 及管件改用第三 度理 薄壁阀体外径 算式( 5) ，使得 筒外径与内径之比由 1. 2 扩大到 1. 5。例如磅级壁厚计算式( 9) 覆盖ASME B16. 34 壁厚表 的范 因此可由 600 磅级以下扩大至 1 500 磅级以下的各档 格( 不含 DN25 以下) ，既适用于中低 薄壁阀体，也适用于 力不很高的 厚壁阀体。当需要直接 筒外径 D 为设计参数 ，也可采用式( 6) ，如 ASME B31.

42、4 的 管壁厚计算公式即由式( 5) 而来。但式( 5) 和式( 6) 未 及温度 力因素，一般只在 200 下使用。t =PD( 6)22. 5 按第三 度理论计算的中温薄壁 制阀体外径 算式根据断裂力学理论，温度 生的 力能够抵制外 荷对裂 的影响，起到止裂效果。引入温度系数 Y 及温度 力 YP，式( 6) 适用于中高温钢制薄壁 力容器壁厚计算式( 7) 。当 P0. 385时，其被 ASME I 确定 中高温 力容器壁厚计算式 = PD2t YPPdMt = 2 2( 1 Y) P( 7)如 素体 或奥氏体 制阀体其使用温度不超过 480 ，则温度系数 Y = 0. 4 ( ASME

43、PG 27. 4或 BS EN12516 1 温度系数表) ，以 1. 5d 替 dM ，式( 7) 第三 度中温薄壁 制阀体外径 算式1. 5P d( 8)t = 2 1. 2P在公英制计量 位确定后即成 品 准计算式，如 力单位为 psi 的 MSS SP 67 2002 的蝶阀阀体英制壁厚计算公式。如取= 119MPa或 17 280psi， 式( 8) 在各 中温 制 中，可同 足 PN 系列或 Class 系列的 体壁厚计算，因此2012 年第 1 期阀门 25 应视其为中温薄壁 制阀体壁厚计算的基本公式。2. 6 Class 系列中温薄壁 制阀体磅级壁厚计算式 ( 1) ASME

44、的 磅级壁厚计算式在 ASME 计算式中， 力 用磅级表示。若按 ASME B16. 34 的 力 温度 定 ，取第 1 材料 RP0. 2 乘以 0. 6 系数( 安全系数的倒数) ，再乘以 造 量系数，则= 36 000 0. 6 0. 8 = 17 280psi = 119MPa。查 1. 1 准 定工作 力表 ，300 磅级以上最大工作 力 PM ( psi) 与磅级数之 存在恒定比 2. 468。若将式( 8) 的 P 值( psi) 和 用 力( psi) 各 小 ，则 P 被 算成 的磅级数 Pb ，许用 力 成了在 算 程与材料 度不能互 的固定 力系数 S，式( 8) 成 A

45、SME B16. 34 的列表方法 用磅级壁厚计算公式。t =1. 5Pb d( 9)2S 1. 2Pb式中Pb 力磅级数( 如 150 磅级，Pb= 150，300 磅级，Pb = 300)S 力系数( S = 7 000)式( 9) 被 ASME B16. 42 和 ASME B16. 5 分 指定 球墨 和 制法 管件的壁厚计算公式。但球墨 与 的 力 温度 及 力系数 S 并不相同，若以球墨 用 力代入式( 8) ，其值比式( 9) 的 算 厚，虽 150Lb 的偏差 3. 5% ，但 300Lb 出 较大偏差，约增加了 25% 。( 2) 150 磅级阀体壁厚计算 偏差阀门壳体和法 的 力 温度 定 的确定 则，300 磅级以上都是相同的，但 于 150 磅级，则是不同的。以 ASME B16. 34 确定的第 1 材料 例，常温 最大 定工作 力 PM 为S1P M = 8 750Pr式中Pr 力等级 定指数( 于所有等于大于 300 磅 的，Pr 等于磅级数。 于150 磅级，其 Pr 等于 115)P M 常温 最大 定工作 力，psiS1