（哈电集团哈尔滨电站阀门有限公司 哈尔滨 150046）
摘要：阀门壁厚设计一般采用传统设计即经典计算公式和应力分析设计方法两种。前者利用材料力学的经典计算公式结合经验公式，采用较大的安全系数进行设计。后者充分考虑到交变载荷所产生的疲劳寿命，采用较小的安全系数。本文将对两种计算方法做分析比较。
关键词：传统设计；分析设计；对比
1引言
阀门属于一种压力容器，阀门壁厚的设计是阀门设计的基础。目前阀门壁厚的设计分为传统设计和应力分析设计。传统设计是基于传统的弹性失效，认为出现塑性变形，材料即失效的理论，以第一理论来对阀门承压件（主要是阀体）壁厚进行计算。分析设计是基于先进行塑性失效理论以及弹塑性失效理论，允许出现局部的、可控制的塑性变形。以有限元分析为基础，按第三强度/第四强度理论要求，对阀门承压件（主要是阀体）壁厚进行分析，并对结果进行线性化评定。本将就几种强度理论及应力分析方法计算得出的壁厚进行对比分析，探讨阀门壁厚的合理计算方法。
2强度理论定义与对比
d）三种强度理论对比
其中传统计算采用第一强度理论，ASME VIII-2（2004版及更早版本）采用第三强度理论，ASME VIII-2（2007版及后续版本）采用第四强度理论。
现通过一个外径为d=kt，壁厚为t，长度为L，承受内压为p的压力容器，对三种强度理论计算结果进行对比。如下图
综上所述：
经分析，第一强度理论最保守，并且壁厚越厚（上表中k值越小），第一强度理论越保守。因此，对于超超临界阀门来说，手工计算结果过于保守。比第三强度理论大10%至50%之间。
第三强度理论比第四强度理论最多保守13.5%，分析壁厚为厚壁管时，轴向拉应力小于介质对容器内壁的压力，第三主应力（最小主应力）为轴向拉应力。当外径与壁厚之比超过6.828时，第三主应力（最小主应力）为容器内壁压力。因此第三强度理论分析会形成一个波动。
一般来说，Class4500的超超临界主汽阀门，外径与壁厚之比k=5左右，Class2500的阀门，外径与壁厚之比k=7左右。因引，对于Class4500及以下阀门，采用第三强度理论分析更保守。
当然，对于阀门来说，只有中腔与支管的连续段才能按照上述容器的分析方法核算，阀体最关键的部件是支管与中腔的交接位置，受力情况复杂，只有采用在限元分析，才能得到想要的结果。
3 结论
通过各强度理论关于压力容器壁厚的对比分析我们可以对传统设计和应力分析法进行设计的阀门进行对比得出以下结论：
表1 常规设计与分析设计对比
论文作者:胡松柏
论文发表刊物:《河南电力》2018年14期
论文发表时间:2018/12/28
本文来源: https://www.lw33.cn/article/42be7cafb827beb5cfd33d33.html