閥門的承壓部件都應(yīng)進(jìn)行強(qiáng)度分析和強(qiáng)度設(shè)計(jì),這些部件主要包括閥體、閥蓋、閘板和閥蓋螺栓等。對(duì)截止閥來(lái)說(shuō),有時(shí)(根據(jù)結(jié)構(gòu)不同)尚須對(duì)閥座局部進(jìn)行強(qiáng)度枝核。而作為非承壓部件的閥桿也是必須進(jìn)行強(qiáng)度設(shè)計(jì)的一個(gè)重要部件。所謂的強(qiáng)度設(shè)計(jì)應(yīng)包括強(qiáng)度和剛度 2 部分。
國(guó)外一些主要的閥門規(guī)范如 ANSIB16.34 和 API600 都給出了閥門主要零部件的最小壁厚(直徑),國(guó)內(nèi)的一些制造廠都直接采用(或略大于)這些規(guī)范值作為設(shè)計(jì)尺寸,并且不再進(jìn)行強(qiáng)度設(shè)計(jì)。這樣做是不嚴(yán)格的,因?yàn)棰匍y門的內(nèi)件結(jié)構(gòu)不同,閥上腔的結(jié)構(gòu)尺寸不同,因此其計(jì)算壁厚也不同。閥門的外觀結(jié)構(gòu)尤其是外形突變處的處理不同,其計(jì)算應(yīng)力值尤其是應(yīng)力集中的水平也不同,最終也可能導(dǎo)致計(jì)算壁厚不同。②大多數(shù)閥體為鑄件,而冶煉條件較差,原材料來(lái)源復(fù)雜的閥門廠,其鑄件材料的性能差別較大。鑄件材料的性能又與其本身的鑄造缺陷(如偏析、枝晶組織、夾雜、氣孔、疏松和裂紋等)有關(guān),而且起伏變化較大,從而造成強(qiáng)度計(jì)算的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)(如許用應(yīng)用)的差異較大。③不同的應(yīng)用環(huán)境,其腐蝕情況不同,應(yīng)考慮的腐蝕裕量不同。由于這些因素的影響,對(duì)于高壓臨氫閥門來(lái)說(shuō),對(duì)其有關(guān)的零部件進(jìn)行強(qiáng)度和/或剛度計(jì)算就顯得十分必要,因?yàn)樯杂胁铄e(cuò),可能會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重的后果。
目前國(guó)內(nèi)大多數(shù)閥門廠均采用數(shù)學(xué)分析法進(jìn)行閥門的強(qiáng)度和/或剛度計(jì)算。這種方法既費(fèi)力又費(fèi)時(shí),計(jì)算精度也比較差,尤其是對(duì)于零部件的形狀突變處,它不能精確地求出其應(yīng)力水平。而國(guó)外的大多數(shù)閥門廠都采用了有限元分析法,它既快又精確。對(duì)于高壓且要求苛刻的閥門來(lái)說(shuō),采用有限元法進(jìn)行零部件的強(qiáng)度或剛度分析是必要的。