NB-3500_阀门设计_ASME-Ⅲ-1-NB(1级部件)

108 NB-3500 阀门 NB-3510 合格要求15 NB—3511 通用要求16,17 合格的阀门设计应符合本节中所给出的要求。在所有情况下，压力—温度额定值应按 NB-3530 给出。除 NB-3512.2(d)和局部区域(见 NB-3221.2)外，阀体的壁厚不应小于 NB-3541 给出的数值。并应满足 NB-3211(d)中规定的防止无延性断裂的要求。由于采用了 NB-1131 的最小范围，可以认为 NCA-3254(a)规定阀门边界位置的要求已经满足，除非设计技术规 格书将边界扩大到这些最小范围之外。NCA-3254(b)规定边界条件的要求不适用于阀门端部 的连接。 NB-3512 大阀门的合格要求 当进口接管大于 NPS 4(DN100)的阀门，其设计满足设计规则或可替代的设计规则 时，该阀门设计是合格的。 NB-3512.1 标准设计规则 标准设计是指满足本节要求的设计。NB-3530 至 NB-3550 的要求适用于常规形状的阀门，这些阀门通常具有圆筒形或球形的阀体，带一个直径与阀 体主要部分的直径相配的颈部，例如在颈部范围内颈部内径小于主流道内径 2 倍。 NB-3512.2 可替代的设计规则 阀门的设计可不满足 NB-3512.1 的所有要求。如果设 计能满足下列(a)、(b)、(c)或(d)中的任意一条，就可被接受。 (a)当阀门设计满足 NB-3530 到 NB-3546.2 的规则而忽略其热应力时，还应满足 NB-3200 中有关考虑二次热应力和疲劳分析的规则[NB-3222.2、NB-3222.3 和 NB-3222.4]。 (b)当根据规则 NB-3222.4(d)对阀门免作作疲劳分析时，如果这种设计满足下列(1)或(2) 的要求，就认为可被接受。 (1)应满足 NB-3530 至 NB-3546 的规则。为评定二次应力可用 NB-3200 的规则代 替 NB-3545.2 的规则，而不需要考虑 NB-3545.3。 (2)应满足 NB-3530 和 NB-3541 的规则。按照附录Ⅱ进行实验应力分析，并应满足 NB-3200 中有关压力和机械载荷引起的一次和二次应力的规则。除非设计技术规格书中另 有规定，管道反作用力应取产生 0.5 倍管道拉伸(由直接或轴向载荷引起的)屈服强度应力 15 这些阀门设计的合格要求并不是为了要保证阀门具有合适的功能。但是对于压力释放阀，设计师应注意 满足与整定压力、升程、排放和关闭有关的NB-7000 的要求。 16 注意：某些双阀座型的阀门，当处在关闭位置时，在阀体或阀盖的空腔内会积存液体。如果这样的空腔 集聚了液体。且处在关闭位置，当邻接管系升温时，可能在阀体或阀盖的空腔里引起严重的和无法控制的 压力升高。在可能出现这种情况的场合，业主或其代理人有责任提供，或要求其提供防护措施，防止在这 样的阀门中产生有害的超压。 17 规定的流体温度变化的激烈程度和发生的频度可能会使计算的保持压力完整性的时间少于装置的设计 寿命。在这种情况下，证书持有者有责任在设计中(NB-3560)对这些情况加以说明。 109 [NB-3545.2(b)]的载荷，以及产生 1.0 倍管道弯曲及扭转屈服强度应力的载荷。二次热应力 应按照 NB-3200 或 NB-3545 的规则计算。 (c)当一种阀门设计满足 NB-3530 和 NB-3541 的规则时，并已按附录Ⅱ在同样的阀门上 进行实验应力分析，还确定了可用的分析方法时，则可用这些结果连同 NB-3200 中有关压 力和机械载荷的要求来确定设计的可接受性。二次热应力和管道反作用力的调整应按照 NB-3512.2(b)(2)中规定的要求进行。还应满足 NB-3200 或 NB-3550 的疲劳分析的要求。 (d)当设计技术规格书许可时，可以设计一种不满足 NB-3540 所有要求的端部焊接的阀 门，但其所有承压零件和 NB-3546.3(a)规定的那些零件应满足 NB-3200 的要求，并应满足 下述的所有要求。 (1)在设计分析中应计入由地震、最大阀杆力、关闭力、装配力和设计技术规格书 中可能定义的其他力所产生的压力、温度和机械载荷影响。对于 A 级使用限制，管道的反 作用力应这样来确定，即假定在阀颈和阀流道平面内及垂直于阀颈的阀流道平面内，连接 管道中最大纤维的应力为直接拉伸屈服强度的一半和扭转及弯曲时的屈服强度，每种情况 应单独考虑。在满足 NB-3200 规则所作的分析中，应采用在所有点产生最大应力强度(包括 所有其他效应在内)的单一管道反作用力。阀门的设计技术规格书应提供在 B、C 和 D 级使 用限制下[NCA-3252(a)(6)]须考虑的载荷和运行要求，在设计报告中应包括对这些使用限制 的设计分析。 (2)代替用以满足 NB-3200 规则的 Sm值，铁素体的阀体和阀盖的许用应力强 度值应采用第Ⅱ卷 D 篇第 1 分篇 1A 中给出。对于第Ⅱ卷 D 篇第 1 分篇表 2A 和 2B 中的 材料，应该采用降低的许用应力强度值，该值是根据第Ⅱ卷 D 篇第 1 分篇表 Y-1 中所列的 屈服强度乘以系数 0.67 得出的。 (3)阀体和阀盖的应力分析是否合适，应由按 II-1100 和 II-1400 的要求进行的实验 应力分析来验证。应进行各个单一试验来验证在内压和管道反作用力作用下的应力分析的 合适性。至少应对一种给定结构的一个阀门样机进行试验，但一种经过验证的分析程序以 后可应用于同一结构型式的其他阀门，虽然它们可能具有不同的尺寸或额定压力。几何形 状上的差异应按照外推的应力分析来考虑，但分析规程是否能进行外推还应验证。 (4)设计报告的编制应足够详细，以表明阀门满足所有适用的要求。 (5)在安装前，应按 NB-3531.2 对阀门进行水压试验。为此，一次额定压力应按 NB-3543(c)的插值法确定。 NB-3513 小阀门的合格要求 进口接管等于或小于 NPS 4(DN100)的阀门，当其满足标准设计规则或可替代设计规则 时，该阀门设计是合格的。 NB-3513.1 标准设计规则 对应于可适用的压力—温度额定值的设计壁厚应满足 NB-3530 和 NB-3541 的要求。当应用 ANSI B16.34 中特殊级额定值时，不应使用 NB-2510 中免作无损检验的规则。 NB-3513.2 另外的设计规则 阀门的设计应满足 NB-3512.2 的要求。 110 NB-3515 金属波纹管和金属膜片阀杆密封阀门的合格要求 采用金属波纹管和金属膜片阀杆密封阀门应按本节的规则制造，其根据是假设波纹管 或膜片不承受压力和设计压力施加在一个所要求的备用阀杆密封(如填料密封)上。波纹管 和膜片不必按本卷的要求制造。 NB-3520 设计考虑事项 NB-3521 设计载荷和使用载荷 NB-3100 的一般设计考虑可适用于各种阀门。当 NB-3100 和 NB-3500 相抵触时，应以 NB-3500 的要求为准。 NB-3524 地震 本节的规则认为在地震载荷下，管道系统(而不是阀门)将是限制因素，并认为应按 NB-3600 中对管道的要求充分地考虑承压阀体的完整性。在阀门带有外伸机构的操作装置， 而且这些机构对保持压力的完整性是必需的情况下，当设计技术规格书要求时，可根据作 用于外伸部分重心的当量地震加速度所引起的静力来进行分析。 NB-3525 A 级和 B 级使用限制 NB-3512 和 NB-3513 的设计规则适用于指定为 A 级或 B 级使用限制的载荷。但例外情 况是在当释放阀或安全阀运行期间评定 B 级限制时应满足下列(a)和(b)的规定。 (a)工作压力可超过根据 ANSI B16.34 压力—温度额定值确定的设计压力，但不大于 10 ％。 (b)当使用的许用应力强度值为第Ⅱ卷 D 篇第 1 分篇表 2A 和 2B 所列数值的 110％，可 应用 NB-3540 的规则。 NB-3526 C 级使用限制 如果设计技术规格书规定了指定为 C 级使用限制的任何载荷，则应按 NB-3512 和 NB-3513 的规则来评定这些载荷，但不包括按下面各款修改的情况。 NB-3526.1 压力—温度额定值 指定为 C 级使用限制的载荷所允许的压力不应超过 A 级使用限制所允许压力的 120％。 NB-3526.2 管道的反作用应力 管道的反作用应力应按 NB-3545.2(b)(1)中的公式计 算。对处于 500℉(260℃)下的阀体材料，单独考虑的许用值为 1.8Sm。在进行这些计算时， 当设计技术规格书对管道材料未作规定时，S 值应为连接管道材料在 500℉(260℃)下的屈 服强度的 1.2 倍或 36.0ksi(248MPa)。 NB-3526.3 一次应力和二次应力 当采用的 Cp为 1.5，Ped值是按 NB-3526.2 计算， 和 QT值等于零时，应满足 NB-3545.2 中的公式，而且其计算值应限制为 2.25Sm。 111 NB-3526.4 二次应力和峰值应力 不需满足 NB-3545 和 NB-3550 的要求。 NB-3527 D 级使用限制 如果设计技术规格书规定了指定为 D 级使用限制的任何载荷，则可用附录 F 中的准则 来评定与其他载荷无关的这些载荷。 NB-3530 通用规则 NB-3531 压力—温度额定值和水压试验 NB-3531.1 压力—温度额定值 按照NB-3541 设计的阀门，如果采用设计压力和设计 温度，则对带法兰端和焊接端(包括插座焊接端)的阀门可采用ANSI B16.34 表 2-1.1A至 2-2.7A(标准级)中的压力—温度额定值，而对带焊接端(包括插座焊接端)的阀门可采用ANSI B16.34 表 2-1.1B至 2-2.7B(特殊级)的压力—温度额定值。当单个阀门有一法兰端和一焊接 端时，应该采用法兰端的要求。如果列在第Ⅱ卷D篇第 1 分篇表 2A和 2B中的材料受到温度 限制，且满足NCA-1220 的规定，则可采用列入ANSI B16.34 表 1 中的材料18。 NB-3531.2 水压试验 (a)按NB-3541设计的阀门应按照ANSI B16.34和NB-6000中其他适合的规则所要求的 压力进行壳体的水压试验。一次压力的额定值低于 150 级的阀门应承受额定值为 150 级的 阀门所要求的试验压力。 (b)壳体水压试验应在阀门处于部分开启状态时进行。试验期间允许阀杆泄漏。为使焊 接端阀门内液体保持在试验压力下，端部封闭密封可以设置在如 NB-3544.8(b)定义的焊接 端过渡处，适当地靠近阀门的端部平面，以保证安全地施加试验压力。 (c)壳体水压试验后，还要进行阀门关闭试验，这时阀门处在全关位置，作用存阀瓣上 的试验压力不小于阀门在 100℉(38℃)下压力额定值的 110％。对于在关闭件两侧存在压差， 且将压差值限制在低于 100℉(38℃)下压力额定值，以及关闭件或(和)驱动装置(直接的、机 械的、液压的或电动的)在高压差下易遭受损坏的使用工况下设计的阀门，其试验压力可以 降低到关闭位置时最大规定压差的 110％。这种例外情况应在设计技术规格书中加以标明， 且最大规定压差应在阀门的铭牌上和N证书持有者的数据报告表格上注明。试验期间，除 非设计技术规格书中已规定了泄漏的限值，否则允许阀座泄漏。该试验的持续时间按最小 壁厚tm计算应为 1min/in.(2.5sec/mm)，除非设计技术规格书中另作规定，否则最短持续时间 为 1min。 (d)对于不作隔离使用而设计的阀门，其主要作用是调节流量，而且根据它们的设计不 要求全关，则不要求作上面(c)中规定的阀门关闭试验。这种例外情况应在设计技术规格书 中加以标明，并在阀门的铭牌和 N 证书持有者的数据报告表格上注明。 18象磨损面或阀座面等特殊区域，可要求使用特殊的合金或进行专门的处理。第Ⅱ卷D篇第 1 分篇表 2A和 2B中没有这些材料不能看作是禁止使用这些材料。这些材料的使用不需要按附录IV(NB-2121)取得批准。 112 (e)金属波纹管或金属膜片阀杆密封的阀门的水压试验应包括阀体、阀盖、阀体与阀盖 的连接处，以及波纹管或膜片或所要求的备用阀杆密封的水压试验。 (f)压力释放阀的入口部分(承受一次压力)至少应在阀门标记的整定压力的 1.5 倍下进 行水压试验。对用于封闭系统的阀门，压力释放阀的出口部分应在二次设计压力(NB-7111) 的 1.5 倍的压力下进行水压试验。 NB-3531.3 设计载荷的容许偏差 在释放阀或安全阀的运行条件下，对按照 NB-3541 设计的阀门，工作压力可以超过按 ANSI B16.34 压力—温度额定值确定的设计压力，但不大于 10％。 NB-3532 设计应力强度值 阀门设计中所用的设计应力强度值在第Ⅱ卷D篇第 1 分篇表 2A和 2B18中给出。 NB-3533 标记 每个阀门应按 ANSI B16.34 和 NCA-8220 的要求做好标记。 NB-3534 术语 Af= 根据不包括腐蚀裕量的内表面确定的计算拐角处一次薄膜应力用的有效液压面积 [NB-3545.1(a)]； Am= 根据不包括腐蚀裕量的内表面确定的承受作用在 Af上的液体力的有效金属面积 [NB-3545.1(a)]； Ca= 斜阀盖的应力指数[NB-3545.2(a)]； Cb= 由连接管道力矩引起的阀体二次弯曲应力指数[NB-3545.2(b)] Cp= 由内压引起的阀体内表面上的一次加二次应力的应力指数[NB-3545.2(a)]； C1= 不连续温度梯度指数℉/in.2(℃/mm2)[NB-3545.2]； C2= 由结构不连续性产生的二次薄膜热应力的应力指数； C3= 由结构不连续性产生的最大二次薄膜应力加弯曲应力的应力指数； C4= 由流体温度的阶跃变化ΔTf对壁厚 Te1和 te所引起的平均壁温差的最大值除以Δ Tf； C5= 由流体温度的阶跃变化所引起的沿壁厚温度梯而产生的热疲劳应力分量的应力指 数(NB-3550)； C6= Eα= 在 500℉(260℃)下线性热膨胀系数与弹性模量的乘积(NB-3550)，psi/℉(MPa/ ℃)。 C7= 由 100℉/hr(56℃/hr)的流体温度变化速率所引起沿壁厚温度梯度产生的热应力的 应力指数，psi/in.(MPa/mm)； d = 用作拐角区加强部分的内径[NB-3545.1(a)]； de= 阀体大端内径[NB-3545.2(b)(3)]； dm= 用作确定阀体最小壁厚的内径(NB-3541)； Fb= 标准接管的弯曲模量； 113 Gb= 拐角区阀体截面弯曲模量[NB-3545.2(b)]，in.3(mm3)； I = 用于计算 Gb的惯性矩[NB-3545.2(b)(5)]； It = 流体温度阶跃变化的疲劳使用系数； Ke= 用于弹塑性疲劳计算的应变分配系数(NB-3550)； LA、LN=用于确定 Af 、Am的有效距离[NB-3545.1(a)(3)]； m、n =确定 Ke的材料参数(NB-3554)； Na =在 100℉/hr(56℃/hr)的流体温度变化速率下许用的全开／全关的循环次数 (NB-3545.3)； Ni= 取引图 I-9.0 的允许流体温度阶跃变化的次数； Nri= 流体温度阶跃变化ΔTfi所要求的次数(NB-3553)； Peb= 由管道反作用力引起的二次应力[NB-3545.2(b)]，psi(MPa)； Pm= 按照 NB-3545.1(a)计算的拐角区总体一次薄膜应力强度，psi(MPa)； pd= 设计压力，psi(MPa)； pr= 压力额定值的等级数，psi(MPa)； ps= 按照 NB-3545.1 确定的标准计算压力，psi(MPa)； p1、p2= 取自 ANSI B16.34 的表中的，对应于压力额定值的等级数 pr1和 pr2的额定压 力，psi(MPa)； Qp= 由内压引起的拐角区的一次应力加上二次应力的总和[NB-3545.2(a)]，psi(MPa)； QT1= 由与 100℉/hr(56℃/hr)的流体温度变化速率有关的沿壁厚温度梯度而产生的最大 应力分量[NB-3545.2(c)]，psi(MPa)； QT3= 由于结构不连续性和 100℉/hr(56℃/hr)的流体温度变化速率引起的最大二次薄膜 热应力加弯曲应力，psi(MPa)； r = 拐角区阀体壁的平均半径[见图 NB-3545.2(c)-1]，in.(mm)； ri= 用于计算 Qp的阀体拐角区的内半径[NB-3545.2(a)]，in.(mm)； r2= 拐角区外表面的园角半径[NB-3545.1(a)]，in.(mm)； S= 为计算由管道反作用引起的二次应力假设的连接管道中的最大应力 [NB-3545.2(b)]，psi(MPa)； Si= 由于流体温度阶跃变化ΔTfi以及压力阶跃变化ΔPfi产生的拐角区的疲劳应力强度 范围(NB-3550)，psi(MPa)； Sm= 设计应力强度(NB-3532)，psi(MPa)； Sn= 由 100℉/hr(56℃/hr)的温度变化速率而得产生的拐角区的一次加二次应力之和 (NB-3545.2)，psi(MPa)； Sn(max)= 一次加二次应力之和的最大范围，psi(MPa)； Sp1= 由 100℉/hr(56℃/hr)的流体温度变化速率产生的拐角区内表面的疲劳应力强度 (NB-3545.3)，psi(MPa)； Sp2= 由 100℉/hr(56℃/hr)的流体温度变化速率产生的拐角区外表面的疲劳应力强度 (NB-3545.3)，psi(MPa)； Tb= 用于计算 LA和 LN的邻近拐角区的阀门壁厚[图 NB-3545.1(a)-1]，in.(mm)； 114 Te= 计算热应力用的拐角区的最大有效金属厚度[图 NB-3545.2(c)-1]，in.(mm)； Tr= 计算 LA、LN用的邻近拐角区的阀体(流道)壁厚[图 NB-3545.1(a)-1]，in.(mm)； te= 计算热应力用的靠近拐角区的阀体最小壁厚，in.(mm)； tm= 按照 NB-3541 确定的阀体最小壁厚，in.(mm)； t1、t2=按照 ANSI B16.34 对应于所列压力额定值等级数 pr1和 pr2及内径 dm的最小壁厚， in.(mm)； ΔPfi=与ΔTfi有关的压力波动的整个范围，psi(MPa)； ΔPi=与ΔTi有关的压力波动的规定范围，psi(MPa)； ΔTfi=用于确定阀体的疲劳合格程度的规定的流体温度阶跃变化(NB-3554)，℉(℃)，其 中 i= 1、2、3、…n； ΔTi=用于评定正常阀门使用的流体温度的规定范围(NB-3553)，℉(℃)，其中 i=1、2、 3、…n； ΔT′=由 100℉/hr(56℃/hr)的流体温度变化速率引起的对壁厚为 te和 Te的平均壁厚差的 最大值，℉(℃)。 NB-3540 承压零件的设计 NB-3541 阀体壁厚的通用要求 阀体的最小壁厚应按照 NB-3542 或 NB-3543 的规则来确定。 NB-3542 表中所列的额定压力阀门19的最小壁厚 表中所列的额定压力阀门的壁厚要求也适用于整体式阀体的文杜里阀门。对按照 ANSI B16.34 表列额定压力值设计的阀门，包括颈部在内的阀体最小壁厚应按照 ANSI B16.34 确 定，但是内径 dm应取邻近焊接端区域内较大主要阀体内径的情况除外。对确定最小壁厚 tm， 不需考虑与焊接坡口有关的非常局部的内径变化[NB-3544.8(a)和(b)]。但是，在所有这些情 况下，均应满足 NB-3545.2(b)(6)的要求。 NB-3543 表中未列的额定压力阀门的最小壁厚19 按照对应于而实际不是 ANSI B16.34 表中所列压力额定值之一的设计压力和设计温度 来设计阀门时，除要求用下列插入法外，其规程与 NB-3542 相同。 (a)根据设计温度，在表中所列温度间隔之间用线性插人法来确定分别对应于表中所列 压力额定值等级数20pr1和pr2的表中所列压力额定值p1(稍低于设计压力pd)和p2(稍高于设计 压力pd)。 19 表中所列的额定压力阀门是指列入ANSI B16.34 各表中的阀门。非表中所列的额定压力阀门是指在这些 表中没有具体标出设计压力和设计温度的阀门(NB-3543)。 20 对于 150 级以外的所有表中所列压力额定值，其压力额定值等级数与压力额定值等级标号相同，对 150 级则用 115psi的压力额定值等级数。 (b)按下式确定对应于设计载荷的最小壁厚 tm： ( )12 12 1 1 ttpp pp tt dm −×⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ − −+= (c)按下式确定对应于设计载荷的插入的压力额定值等级数 pr： ( )12 12 1 1 rr d rr pppp pp pp −×⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ − −+= NB-3544 阀体形状规则 本条的规则规定了一些最低要求，其意图是将同危险区域局部的结构不连续性有关的 疲劳强度减弱系数限制在 2 或 2 以下。当能够证明疲劳强度减弱系数的较小值为合理时， 则允许使用这些值。 NB-3544.1 内、外交会处和表面的园角 (a)在颈与阀体相接合的承压边界表面相交处，应具有半径 r2大于等于 0.3tm的园角。图 NB-3544.1(a)-1 示出了这样的园角。 (b)内表面转角半径 r4小于 r2是允许的。 (c)应当避免尖角。当急剧的不连续性对环形槽或类似形状的结构是可行的时候，应使 它们与主阀体的一次和二次应力隔开，或按图 NB-3544.1(c)-1 所示形状进行修改。 NB-3544.2 承压边界的贯穿孔 承压边界(不是颈部交接处)的贯穿孔，例如止回阀轴 孔和排水孔或传感管线孔等，其设置应使正常阀体合成应力的值减至最小。 NB-3544.3 附件 在承压边界上的附件(如吊耳和类似的凸台)应是锥形的，以便把不 连续应力减到最小(图 NB-3544.3-1)，且应避免凹角。附件应满足 NB-3135 的要求。 NB-3544.4 阀体的内轮廓形状 垂直于流道或颈中心线的截面上阀体的内轮廓形状 通常在弯曲部分应是光滑的，或者其尺寸使成比例以致在去掉不可避免的不连续部位(如阀 座)一般保持光滑的曲率。 NB-3544.5 不圆度 对厚度基本均匀的断面，不圆度超过 5％时，应满足 ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛≤+⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ −−+ s m bb p S t aabb t b 5.1123 4 3 2 22 式中： 2a = 短轴内径，in.(mm)； 2b = 长轴内径，in.(mm)； tb = 厚度，in.(mm)； 如果厚度变化是平滑分布的，可用局部增加厚度来满足椭圆度的准则。不圆度超过这 个限度时，必须用加强来补偿。 115 允许 不允许 图 NB-3544.1(c)-1 环形槽 取最大值 图 NB-3544.1(a)-1 圆角和转角 116 NB-3544.6 双向弯曲的断面 纵向弯曲(具有半径 r纵向)和横向弯曲(具有半径 r横向) 的断面，应满足： mdrr 3 411 ≥+ 横向纵向 式中 dm是用于按照 NB-3541 确定局部壁厚的直径。 NB-3544.7 扁平的断面 扁平的断面应限制在适当的范围内，以便可与 NB-3542 所 要求的具有相同半径与厚度比的拱形断面相内接(图 NB-3544.7-1)。如果它的半径按比例地 小于确定所需最小厚度所用的数值，则内接断面的厚度可以小于 NB-3542 所要求的最小厚 度。上面 NB-3544.6 的方法可用作辅助的证明，但右边项的分母必须按照内接拱形断面厚 度与所要求的最小厚度(NB-3542)之比减小。如果用上述规则不能表明其合适与否，则需通 过实验来确定扁平区域的应力，以证明仅由压力引起的应力是否合适，所用的内压等于标 准计算压力 ps。 NB-3544.8 阀体端部尺寸 (a)阀门焊接端的阀体外形应与图 NB-4250-1 一致，除非在设计技术规格书中另有说明， 否则还应符合 ANSI B16.34 的规定。 (b)阀体向阀门焊接端的过渡应符合 ANSI B16.34 的规定。 (c)法兰端应符合 ANSI B16.34 的规定。 (d)图 NB-4233(a)-1 给出的定位公差适用于所有的辅助管道、例如由阀门起始或到阀门 终止的各种排放管线。 (e)对名义尺寸为 NPS 2(DN50)及以下的阀体空腔为圆柱形孔截面的、带插座焊接端的 阀门应满足下列要求： (1)dm应为开孔钻孔直径； (2)应满足 NB-3542 的要求；以及 (3)不应使用名义尺寸大于 NPS 2(DN50)的带插座焊接端的阀门。 NB-3544.9 辅助连接件的开孔 辅助连接件，诸如疏水、旁通和排气的连接件，其开 孔应满足 ANSI B16.34 的要求和 NB-3330 适用的补强要求。 NB-3545 阀体一次和二次应力限制 一次和二次应力限制在下列各款中确定。 117 允许 不允许 图 NB-3544.3-1 吊耳和凸台 内 接 断 面 扁平 内 接 断 面 允许 不允许 图 NB-3544.7-1 扁平壁限度 118 NB-3545.1 内压引起的一次薄膜应力 对于满足本节所有要求的阀门，在内压下的阀 体最高应力区是在颈部与流道的连接处，其特征是垂直于中心线平面的周向拉力的最大值 在内表面。本款的规则打算用来控制这个拐角区的总体—次薄膜应力。为满足 NB-3545 要 求所使用的标准计算压力 ps可由 ANSI B16.34 的表用 500℉(260℃)下对应于给定的压力额 定值等级数 pr的压力直接求得，或由插入法求得。 (a)在拐角区，最大一次薄膜应力可利用图 NB-3545.1(a)-1，按照下列(1)到(6)的规则用 压力面积法来确定。 (1)根据精确绘制的阀体设计图，绘出阀盖与流道中心线的共同平面内拐角区的最 终断面图，来确定流体面积 Af和金属面积 Am。Af 和 Am根据去掉预定的腐蚀裕量的内表面 确定。 (2)计算拐角区总体一次薄膜应力强度： s m f m PA A P ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ +=∆ 5.0 第Ⅱ卷 D 篇第 1 分篇表 2A 和 2B 中给出的阀体材料在 500℉(260℃)下的 Sm值即为该 应力强度的许用值。 (3)构成流体面积和金属面积界限的距离 LA和 LN由下式确定。取下列两者中的较 大值： bA TdL −= 5.0 或 rA TL = 和采用 ( )bbN TdTrL ++= 354.05.0 2 式中各尺寸见图 NB-3545.1(a)-1。 在确定上述参数的合理数值时，如果阀体是不规则的，如截止阀及其他非对称形状的 阀门，需要作一些判断。在这样的情况下，Af的内边界应是沿垂直于阀杆和管端平面的内 润湿表面的最大宽度所描绘的线[图 NB-3545.1(a)-1 简图(b)、(d)及(e)]。 (4)如果 Af和 Am的计算边界(由 LA和 LN确定的)落在阀体之外[图 NB-3545．1(a)-1 简图(b)]，则阀体表面就成为确定 Af和 Am的合适边界，不考虑可能包括在 LA和 LN界限内 的连接管道的任何面积。如果法兰包含在 Am内，则确定 Am的净值时要减去一个螺栓孔的 面积。 (5)除下面的修正外，阀体的筋或翅状外伸部分应归入 Am，但仅是将距壁面一段等 于归入部分的平均厚度的有效长度加上去，余下的筋面积加到 Af上[图 NB-3545.1(a)-1 简图 (b)]。如果附加的面积能通过下列的试验，也可以计入 Am中。以 Am中任意一点垂直于阀 杆和管端的平面的线不越出润湿表面，但要通过金属的连续区直到穿出阀体的外表面。 (6)在大多数情况下，预计按照图 NB-3545.1(a)-1 的几个简图中 Am确定的部位就 是最高应力的部位。然而，在阀体很不规则的情况下，建议对拐角区的全部截面进行校核， 以保证在开启和全关状态下确定 Pm的最大值。 119 图 NB-3545.1(a)-1 压力面积法 在完全被腐蚀状 态下的内部轮廓 120 在完全被腐蚀状 态下的内部轮廓 图 NB-3545.1(a)-1 压力面积法(续) 121 (b)在拐角以外的区域，当根据图 NB-3545.1(a)-1 计算得的 Pm值是所有带典型壁厚尺寸 的标准阀门的阀体的总体一次薄膜应力的最高值时，要求设计师要注意检查可能出现较高 应力区的不常见的阀体形状。对可疑区域按照适用于特殊局部的阀体外形的压力面积法进 行校核。第Ⅱ卷 D 篇第 1 分篇表 2A 和 2B 中给出的阀体材料在 500℉(260℃)下的 Sm值即 为该应力强度许用值。 NB-3545.2 二次应力 阀体除满足 NB-3541 至 NB-3545.1 的准则外，还应满足这样 的准则，即由于内压、管道反作用力以及热效应所引起的一次加二次应力 Sn的范围不应超 过阀体材料 500℉(260℃)下的 3Sm，其中 Qp、Peb和 QT3按照本款规则确定，即： Sn=Qp+Peb+2QT3≤3Sm (a)(1)由内压引起的阀体一次加二次应力 Qp由下式确定： s e i pp pt r CQ ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ += 5.0 式中： 一次加二次压力的应力指数 Cp=3，且 ps=由 NB-3545.1 确定的标准计算压力，psi(MPa) r i=由拐角区内壁轮廓线的外接园半径，in.(mm) te=所在部位的有效壁厚(典型的 te=Tr)[见图 NB-3545.1(a)-1]，in.(mm) 在选择合适的 te值时，应考虑在危险断面处的一般补强材料，但不考虑局部圆角。在 确定 ri和 te时，将不考虑凸台和肋。可参照图 NB-3545.2(a)-1，在该图中几个简图与图 NB-3545.1(a)-1 中的几个阀体危险断面是相对应的。参数 ri和 te将代表补强或不补强的一般 阀体形状(不考虑与阀门功能有关的次要的形状细节)的三通管特征。 (2)对于阀盖的中心线和流道不垂直的阀体，由如上所确定的内压力引起的应力 Qp 必须乘上系数 Ca： αsin 8.02.0 +=aC 式中：α—阀盖与流道中心线所夹的锐角，度。 (b)由管道反作用力引起的二次应力应满足下列(1)至(6)的准则，以保证阀体能足够安全 地传递由连接管道系统产生的力和力矩。 根据图 NB-3545.2(a)-1 所示的在拐角处的危险断面 A—A 计算 Peb值： (弯曲载荷作用) b bb eb G SFC P = 对于在 500℉(260℃)下的阀体材料，Peb的许用值为 1.5Sm。计算 Peb所需要的 S、Fb、 Cb和 Gb按下列(2)至(5)所要求来确定。 当连接管道材料为已知时，阀门设计师可根据 500℉(260℃)时管材的屈服强度计算 S。 当管道材料未知或设计一种不是特殊应用的阀门时，S 值应取 30,000psi(200MPa)。 计算 Fb如下： 122 so se b pf pd F −= 3393.0 式中：fo=20,000，当 ps单位为 psi fo=137.9，当 ps单位为 MPa de=阀体大端内径 所使用的Fb值应取较大的计算值，或 a)对于 de≤10.02in.(254.5mm)：内径稍大于 de的壁厚系列 40 管道的断面模数， 或 b)对于 de＞10.02in.(254.5mm)： ①0.295de2，当 de单位为 inch ②7.493de2，当 de单位为 mm 计算系数 Cb： 32 335.0 ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛= e b t rC 当所得结果小于 1.0 时，采用 Cb=1.0。 系数 Gb为通过 A—A 平面、绕垂直于阀盖和阀体中心线共同平面的轴线(如在拐角处 产生最大弯曲应力的轴线)弯曲的断面模数 I／(ri+te)，in.3(mm3)。计算 Gb时，应把外表面纤 维的应力看作是控制因素。 当阀门用于文杜里装置中时，其连接管道可大于对应于阀门名义尺寸的连接管道，此 时 Peb需按实际较大的连接管道来确定。这些情况必须单独处理以保证符合本节的二次和疲 劳应力的准则。当文杜里装置不是由 N 证书持有者制作时，则设计技术规格书应包括足够 的资料以允许 N 证书持有者进行这种校核。 (c)由壁内温度梯度和壁厚变化(平均温差)在阀门拐角处引起的二次热应力可根据流体 温度以 100℉/hr(56℃/hr)的连续斜率变化，用图 NB-3545.2(c)-1 中简图(a)的模型进行计算。 图 NB-3545.2(c)-1 中简图(b)说明了对于阀门的典型不规则的拐角形状如何确定 r、Te1、Te2 和 te。二次热应力分量按下法确定： (1)由壁内温度梯度产生的应力分量 QT1按下式确定： ( )271 elT TCQ = 式中： 对铁素体钢： C7=110psi／in.2(0.001MPa/mm2)，或 对奥氏体钢： C7=380psi／in.2(0.004MPa/mm2) Te1如图 NB-3545．2(c)-1 所示。 (2)由壁厚变化产生的薄膜应力加弯曲应力的应力分量 QT3按下式确定： TCCQT ′∆= 363 这里 C3从图 NB-3545.2(c)-4 中取得。以及 ΔT′=C1(Te12－te2) 式中： 123 对铁素体钢：C1=0.53℉／in.2(4.6×10－4℃/mm2)，或 对奥氏体钢：C1=1.4℉／in.2(1.2×10－3℃/mm2) te如图 NB-3545.2(c)-1 所示。 NB-3545.3 疲劳要求 如果满足了本款的规则和 NB-3550 的规则，则疲劳分析的要 求也就满足。 计算的许用循环次数为 Na≥2000 次。Na是从图 I-9.0 曲线上对应的 Sa来确定，而 Sa 按下面的 Sp1和 Sp2的较大值来确定： 1 3 2 1.3 3 2 eb 1p p T PS Q Q Q= + + + T 2 30.4 ( 2 )2p p eb KS Q P Q= + + T Sp1和 Sp2值是根据按照 NB-3545.2 规则求得的 Qp、Peb、QT1和 QT3值所确定的。K 是 与拐角处的外圆角有关的疲劳强度减弱系数，除非设计师有理由用更小的值，否则该系数 取作 2.0。 NB-3546 除阀体外的阀门零件的设计要求 NB-3546.1 阀体与阀盖的连接 (a)阀体与阀盖的螺栓连接除了不要求作螺栓的疲劳分析以外，应按照Ⅺ-3000 的压力 设计规则，包括采用第Ⅱ卷 D 篇第 1 分篇表 1A 和 1B 给出的适当的许用应力进行设计，或 者按照 NB-3200 的规程进行设计。 (b)如果N证书持有者对于下列设计工况使用了与本节规则所要求的同样安全的设计和 制造方法，则阀体与阀盖可采用螺栓连接以外的任何连接，包括没有特定标准的特殊型式 或专用型式的连接： (1)设计压力等于标准计算压力 ps(NB-3545.1)； (2)计算温度为 500℉(260℃)； (3)基于流体温度以 100℉/hr(56℃/hr)的连续斜率上升或下降所引起的最苛刻工况 的热应力： (4)基于压力和温度同时上升或下降的上述工况，至少启动/停止 2,000 次的疲劳寿 命。 NB-3546.2 阀瓣 阀瓣应作为承压边界的一部分，其一次薄膜应力强度不应超过 Sm， 而一次弯曲应力强度不应超过 1.5Sm。 124 图 NB-3545.2(a)-1 阀体危险断面 125 Te1指在拐角区平分线的任一边能划出的最大圆 的直径 Te2指在拐角区壁内能划出的最大圆的直径 模型根据 当 上 述 确 定 的 Te1