全焊接固定球阀的设计与计算

全焊接固定球阀的设计与计算：

根据GB/T 19672-2005、GB/T 20173-2006和美国石油学会标准 API 6D-2008、国际标准化组织标准ISO14313:2007标准规定。固定球阀为双阀座阀门、对于双阀座阀门分：单向密封、双向密封、双阀座双向密封、双阀座一个阀座单向密封一个阀座双向密封，双截断-泄放阀。 

单向密封阀门——设计在一个方向密封的阀门。

双向密封阀门 ——设计在两个方向都能密封的阀门。

双隔离-泄放阀DIB-1(双阀座双向密封)——双阀座、每个阀座均能达到双向密封。

双隔离-泄放阀DIB-2（双阀座一个阀座单向密封一个阀座双向密封）——双阀座，一个为单方向密封阀座，一个为两个方向都能密封的阀座。

双截断-泄放阀DBB——在关闭位置时，具有双密封副的阀门，当两密封副间的体腔通大气或排空时，阀门体腔两端的介质流动应被切断。

标准还要求密封试验时，应为进口端阀座 密封。

固定球球阀阀座密封分类

1、全焊接球阀通道直径的确定

在设计计算全焊接固定球阀时，首先要确定阀体的通道直径，以便作为其他部位计算的基础。球体通到底最小直径要符合相应标准的规定。设计国标全焊接固定球阀时，全通径球阀的最小通径应符合GB/T 19672-2005《管线阀门 技术条件》或GB/T20173-2006《石油、天然气工业—管线输送系统—管线阀门》标准规定。设计美标全焊接固定球球阀时，全通径球阀的最小通径应符合API6D-2008/ISO14313:2007《石油、天然气工业—管道输送系统—管道阀门》标准规定。对于全焊接缩径固定球球阀，标准规定对于公称尺寸≤DN300(NPS12)的球阀，球阀公称尺寸的孔径缩小一个规格，按标准规定内径；对于公称尺寸DN350（NPS14）～DN600(NPS24)的球阀，球阀的公称尺寸的孔径缩小两个规格，按标准规定的内径尺寸；对于公称尺寸＞DN600(NPS24)的球阀，应和用户商定。对于没有标准规定的全焊接球阀，通常球体通道的截面积应不小于管道额定截面积的60%，设计成缩径形式，这样可以减小球阀的结构，减轻重量，减小阀座密封面上的作用力和启、闭转矩。一般采用球阀公称尺寸DN与球体通道直径之比等于0.78。此时，球阀的阻力不会过大。

2、球体半径的确定

设计球阀首先应根据球体通道直径和介质工作压力p来确定球体外圆半径R。所示。当=45°时，sin2DNR,2sin2 , 2=22DNR则，所以22 RDN。如果按此式确定球 体半径，则公称尺寸DN和球体长度L相等，则DN=L。当球阀关闭时，A点实际上仍在密封环的边缘，而不能起到密封作用。因此，L尺寸必须增大，而使L＞DN,使A点移到密封环的面上起到密封作用。所以，必须对上式进行修改。

3、全焊接固定球球阀中体最小壁厚的计算

全焊接固定球阀的结构形式通常有两种，即圆筒式壳体和球形壳体。不过这两种结构的中体和左、右体的最小壁厚计算方法是相同的。依据API6D-2008和GB/T 20173-2006标准要求，对于全焊接固定球阀的角焊缝强度有效系数取0.75。按GB/T 150-1998《钢制压力容器》和美国ASME锅炉和压力容器规范BPVC第Ⅷ卷 第1册UG-27受内压容器的壁厚,结合ASME B16.34-2009《法兰、螺纹和焊连接的阀门》的最小壁厚计算式。笔者认为焊缝强度有效系数取0.75，即是局部无损检测，也就是中体和颈部的焊接，属于角焊缝，只能做表面无损检测，即MT或PT，不能做射线无损检测，也不能做超声波无损检测。因此，角焊缝的强度有效系数才取0.75，也就是用加厚壁厚，增加焊缝深度，来弥补由于焊缝不能进行全面100%的射线检测可能出现的缺陷。因此，全焊接球阀中体和左、右体的最小壁厚的计算，按ASME B16.34-2009中的公式，分母中的应力系数应乘以0.75。