在（zài）有限（xiàn）元分析的基礎上，建立開發彎曲載荷（hé）模（mó）擬試驗測試平台，測試管線球閥在彎曲載荷作用下閥（fá）體的實際應力狀態和閥門的（de）功能，驗證有限元數值分（fèn）析的正確性。該分析與研究，為以後產品的設計和生產提供了可靠的理論依據，對管線球閥在長輸管線上可（kě）靠運行30年是十分必要的。

管線全焊接球閥技術分析

閥（fá）門（mén）裝入管（guǎn）線後，除了（le）承受內部介質壓力之外，還可能承受由於地基沉降和自（zì）重引起的（de）彎曲力矩（jǔ）M、由於安裝和溫度變化引起的外部壓力載（zǎi）荷Q1和外部拉力載荷Q2。在（zài）分（fèn）析設計中，假設彎曲力矩M、壓力Q1和拉力Q2是各自分別獨立（lì）地施（shī）加在球閥上（shàng）。因此，隻考慮一種外力和（hé）介質壓力的複合作用。

分析閥門閥體在介質壓力與外部力矩載荷聯合作用下的結（jié）構強度，可參考ASMEQME－1《核電（diàn）廠能動機械設備鑒定》中有關端部加載試驗的相關規定：“測試（shì）閥門組件應安裝在測試固定裝置裏，端件應能傳遞端部測試負載。

測試布置應使恒定力矩施加在整個閥門長度（dù）上，在閥門和連接管道中同時施加（jiā）滿額度測試（shì）壓力時，閥體至少承受在端（duān）蓋中產生的正（zhèng）常軸向拉（lā）力。施加測試力矩時，應盡可能（néng）對測試閥門組件的可操作性產生最（zuì）不（bú）利影響。對於（yú）大多數閘閥和球閥，通常考慮在閥杆平麵和管道中心線，即彎曲力矩施加於閥杆中心平麵（miàn），拉力（lì）和壓力施（shī）加於（yú）管道（dào）中心線。”

因（yīn）此，彎曲力矩的施加是通過（guò）閥杆中心截麵，拉力和壓力的施加是通過管道的軸線。

閥門的外載荷（hé）是將閥門裝入管道之（zhī）後產生的。端部施加的最大外載荷，規（guī）定（dìng）為可施加在閥門上，而不使管道屈服的極限載荷；對外部彎曲力矩，按照ASMEQME－1規定，測試初始外部（bù）力（lì）矩載荷按ASME第III卷《核動力裝置設備建造準則》中規定：

M=FbS

式中 Fb——結構的截麵模數（shù）；

S——連接管道中可能產生的最大應力（lì），在此可取管道材料的屈服強度σs。

對於壓力和拉（lā）力，其（qí）最大載（zǎi）荷Q可表述為：

Q=FaS

式中 Fa——結構的橫截麵麵（miàn）積。

由於（yú）閥（fá）體（tǐ）受內壓與外部（bù）彎曲載荷複合作用的影響，不能通過簡單的材料力學的方（fāng）法來計算閥體的強度，隻能通過有（yǒu）限（xiàn）元仿真來驗（yàn）證（zhèng）閥體結構強度的（de）安全。在閥體結構中，其頸部開孔結構屬於典型的（de）總體結構不連續（xù），引起局部應力集中，采用通常的簡化公式計算或查表已不能有效分析閥體的結構強度來評定其安全性。在ASMEVIII－2中，給出采用分析設計方（fāng）法（Design-By-Analysis，DBA），設計的（de）合格性通過考察在各種設計外載荷（hé）下的結構行為（wéi）來（lái）進行校核。並提出根據彈性殼體不連續理論（elasticshelldiscontinuitytheory），將彈性應力場（elasticstress?eld）分解為（wéi）一次、二次和峰值（zhí）等三種不同的應力（lì），然後以相應的應力強度極（jí）限來評定結（jié）構強度（dù），該方法能準確分析閥體局（jú）部應力集中和整體的結構強度。

在ASMEVIII－2中，結構強度的判定均采用應力強度作為判別，即按第三強度理論計算結構當量強度，將彈性應力場可分解為以下主要應力（lì）：一次應力（一次總體薄膜應力Pm、一次局部（bù）薄膜應力PL、一次彎曲（qǔ）應力應力Pb）、二次應力Q以及峰值應力F。

由於閥體（tǐ）所承受載荷（hé）是非周期性的載荷，使閥體產生破壞的是一次和（hé）二次（cì）應力，對（duì）峰值（zhí）應力的影響可不予考慮（lǜ），根據ASMEVIII－2規範要（yào）求，隻需要校核：

1）一次總體薄膜應力，校核判據條件：Pm≤Sm。

2）一次局部薄膜應力+一次彎曲應力，校核判據條件：PL+Pb≤1.5Sm。

3）一次局部薄膜（mó）應力+一次彎（wān）曲應力+二次彎曲應力強度，校核判據條件：PL+Pb+Q≤3Sm。

以上一次總體薄膜應力，一次局部薄膜應力，一次彎曲應力和二次彎曲應力均按應力強度進行分解，且當以上三個應力強度校核判據條件同時滿足，則可判斷（duàn）結構強（qiáng）度安全（quán）。Sm是（shì）給定材料的許用應力強度（dù）。

關鍵詞： 全焊接球閥 管線全焊接（jiē）球閥

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