全焊接球阀阀体应力分析设计

随着科学技术的不断进步和制造水平的不断提高，全焊接球阀的生产也在向着高温、高压、大口径、高密封等高参数方向发展，同时也希望阀门的制造在充分保证安全性的前提下,尽可能做到经济性。 对于高压大口径的全焊接球阀若按原有的以经验公式为基础的“常规设计”方法(Design by Rules)进行设计，其口径超出了常规设计的经验公式的适用范围，只能依靠实验研究进行对比分析设计，这样会导致成本提高和设计周期延长,而设计出的产品虽然可以保证安全性，但却不能保证经济性。

全焊接球阀主要运用于油田开采、天然气田开采及管道输送等密封要求严格的场合。其主要由壳体、球体、密封圈、阀杆、轴承座、压盖及袖管等组成，为了减小外泄漏，将阀体、压盖和袖管装配后焊接而成。由于去掉了阀体上的法兰和螺栓，因此消除了潜在的外漏通道。与三片式球阀相比，阀体结构紧凑、外形尺寸小，在载荷相同的情况下，全焊接球阀的壁厚较薄，重量较轻，便于运输和安装。

目前，国内球阀的壁厚设计通常从ASMEB16.34等标准中直接选取，而标准中给出的最大通径为1300mm，对于通径大于1300mm的阀门，不能直接根据此类标准选取壁厚，采用“常规设计”准则设计时，安全系数选取较大，设计出的阀门壁厚较大，虽然为球阀整体安全提供了结构上的保障，但设计方法偏于安全，球阀部分材料得不到充分利用。

“分析设计”方法(Design by analysis)是现代结构分析中的重要手段。由于失效准则的选取不同，“分析设计”方法考虑到局部应力对整体应力的影响，并且根据引起应力的原因将应力进一步分类判定，在保证强度的前提下，放宽了应力的限制条件，对大口径全焊接球阀而言，将大幅度节省材料，降低成本。采用“分析设计”准则，对阀体球壳与圆筒连接处进行应力分析、分类，在各类应力满足应力判定条件下，确定阀体的最小壁厚。