0 引言 對于閥體的設計基本內容包括：① 根據壓力、溫度確定閥體的材料；② 按照不同用途確定結構形式；③ 確定結構長度和連接方式；④進行結構設計和計算。
隨著同國際上的技術交流和引進技術的廣泛增加，使得許多電廠逐漸采用國際標準ISO或者美國國家標準ASMEB16.34《法蘭、螺紋和焊接端連接的閥門》，向國際接軌。因此本文僅以我廠設計的DN300，PN25閘閥的鑄造閥體為例，應用我廠、美國、原西德等國有關強度計算標準進行對比性計算，加以比較。
DN300，PN25閘閥是我廠配200MW主給水管道上作為啟閉裝置用閥，按照壓力溫度等級，閥體材料選用ZG25（WCB）。計算壓力P=25MPa，計算溫度t=200℃。
材料的許用應力[σ]20=98.07MPa 按《68- 0711閥門零件強度計算細則》（表16選取）計算用的相關結構數據均按DN300，PN25；
有關標準中的承載面積用CAD中的“求封閉圖形面積”方法求得。
2 本對比計算采用的標準
（1）68-0711哈鍋閥門零件計算細則
（2）原西德蒸汽鍋爐技術規程TRD301承受內壓的圓筒
（3）美國ASME鍋爐及受壓容器規范NB3500~3545**閥門的設計
（4）美國ANSI B16.34閥門法蘭連接和對焊連接
3 計算公式及相應說明
按《68- 0711閥門零件計算細則》。本計算細則采用厚壁閥體計算公式，按第四強度理論：材料的危險狀態是在形狀改變時引起的變形位能達到一定限度開始的。該強度計算方法采用先求得*小壁厚，然后用殼體加強面積和通孔削弱面積比較計算進行驗證。（計算簡圖見圖2）
閥體中腔采用圓柱形殼體計算公式
（1）
支管按下式計算
（2）
式中：S=理論計算壁厚mm
C=附加壁厚mm
P=計算壓力MPa
DN=計算截面直徑mm
[σ]=材料許用應力MPa
φ=支管半錐角
按以上兩式計算后，被支管通孔削弱的圓柱形殼體必須滿足以下條件。F1≥F
式中：F1=加強面積cm2
F=通孔削弱面積cm2 
應力核算：
圓柱形殼體：
（4）
錐形支管：
（5）
（2）按原西德蒸汽鍋爐技術規程TRD301承受內壓的圓筒（計算用有關數據見圖3）
按本標準第5條：以靜壓力為主要載荷的計算。在計算中錐形和圓角部分應與與之相等的直角面積來代替。
基本筒體壁厚計算：
（6）
式中：SV=基本筒體壁厚mm
di=筒體計算截面內徑mm
P=計算壓力N/mm2
σzui=材料許用應力N/mm2
VA=焊逢減弱系數VA=1
支管壁厚計算
（7）
dAi=支管計算截面內徑mm
應力核算：
（8）
式中：AP=不考慮附加量金屬的承載面積mm2
Aσ=不考慮附加量流體的承載面積mm2
（7）式中的計算AP和Aσ的承載長度按下述兩式計算：
對于基本筒體*大承載長度
（9）
對于錐形支管*大承載長度
（10）
式中：eG=基本筒體*大承載長度mm
eA=錐形支管*大承載長度mm
dAi=支管內徑mm
SAO=支管計算壁厚mm
4 美國ASME鍋爐及受壓容器規范NB3500~3545 **閥門的設計
本計算標準計算由于內壓引起的一次薄膜應力。對于滿足本節的所有的要求的閥門，均在內壓力下的閥體*高應力部位是頸與流道交接處，其特征是垂直與中心線平面的環向拉力的*大值在內表面。
*小壁厚在NB-3540“承壓部件的設計”中已經給出詳細的說明，因本文只做校核計算，所以不進行*小壁厚的計算。對按照ANSIB16.34表中所列的額定壓力值設計的閥門，閥體的*小壁厚應按照ANSI B16.34確定。對非表所列的額定壓力閥門的*小壁厚按下式計算：
（12）
對于（12）式，因不進行計算，式中符號不做說明。
計算交叉處總的一次薄膜應力強度Pm。計算用有關結構數據（見圖4）
（13）
式中：Pm= 在交叉處的一次薄膜應力ib/in2
A f = 計算交叉處一次薄膜應力有效液壓面積in2
Am= 抵抗作用在Af上液體力的有效金屬面積in2
PS = 計算壓力ib/in2
構成流體面積和金屬面積的界限的距離LA和LN，按下式求得：
LA=0.5d-Tb （14）
或
LA=Tr （15）
計算時取公式（14）、（15）兩者之間的較大值。
（16）
式中：d = 交叉處閥體頸部的內徑in
Tb= 交叉處頸部的厚度in
Tr = 交叉處主體的壁厚in
r2 = 交叉處圓角的半徑in
在NB3545.2中明確規定：閥體除滿足上述準則外，還應滿足下面的準則。既，由于內壓、管道反作用力及熱效應所引起的Sn的范圍不能超過閥體材料在500℉時的3Sm。因為68-0711“計算細則”沒有這方面的計算，因此本文不做比較計算。
5 計算結果統計
計算標準 | 中腔計算厚壁（mm） | 中腔實際厚壁（mm） | 支管計算厚壁（mm） | 支管實際厚壁（mm） | 金屬承壓面積（mm2） | 流體承壓面積（mm2） | 計算壓力
（MPa） |
68- 0711 | 65 | 56.27 | 55 | 34.45 | 6462.5 | 8866.7 | 84.84 |
TRD301 | 65 | 56.27 | 55 | 38.16 | 31937 | 98807.294 | 88.08 |
NB3500- 3545 | 65 | | 55 | | 32955.625 | 74508.68 | 67.7 |
6 結論
根據以上計算，本文認為，采用我公司計算細則和采用TRD301、NB35003545 的計算結果基本上一致，就是將國產材料ZG25改成WCB，在200℃下許用應力有所降低，也能完全滿足強度要求。因此，在閥體強度計算時，也可采用兩者相結合的方法