安全阀的设计1582.docx

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1、44第一章 设计依据据、原则则和安全全要求第一节 设计依依据一 设计计标准 安全阀阀相关标标准是安安全阀设设计的基基本依据据。国标标中安全全阀的设设计要求求如下：1 安全全阀适用用于清洁洁、不含含固体颗颗粒、粘粘度低的的介质。2 安全全阀不能能单独用用于压力力快速增增长的场场合。3 安全全阀不宜宜单独用用于阀座座与阀瓣瓣密封面面可能被被介质粘粘连或介介质可能能生成晶晶体的场合合，但可可以将爆爆破片安安全装置置串联在在安全阀阀入口侧侧组合使使用。 4 安全全阀的型型式通常常采用弹弹簧直接接载荷式式安全阀阀，阀型型有全启启式和微微启式。全启式安安全阀适适用于泄泄放体、蒸蒸汽及液液化气介介质，微微启

2、式安安全阀一一般适用用于泄放液液体介质质。5 用于于液体的的安全阀阀公称通通径至少少为155mm。6 安全全阀整定定压力偏偏差不应应超过3%整整定压力力0.0155MPaa的较大大值。7 装有安全全阀时，容容器的设设计压力力按以下下步骤确确定：(a)根根据容器器的工作作压力ppw，确定定安全阀阀的整定定压力ppz ，一一般取ppz=（1.00511.1） pw；当pz0.118MPPa 时时，可适适当提高高pz 相对对于pw 的比比值； (bb)取容容器的设设计压力力p 等于于或稍大大于整定定压力ppz，即ppzz。8 安全阀相相关技术术要求应应符合GGB/TT 1222411（GB 1500

3、.120100）。在表表2-11 中列列出了国国内和国国外相关关的安全全阀标准准。表1-11 安全全阀的相相关标准准序号代号名称1GB/TT122241 阀门设设计一般般要求 2GB/TT122242压力释放放装置性性能试验验规范3GB/TT122243弹簧直接接载荷式式安全阀阀4JB/TT96224电站安全全阀技术术条件5JB/TT64441压缩机用用安全阀阀6ISO442133-1安全阀第第一部分分一般要要求7ISO442166-2安全阀第第二部分分可控制制的压力力泄放系系统8ASMEE锅炉及压压力容器器规范动力锅锅炉9ASMEE锅炉及压压力容器器规范核动力力设备10ASMEE锅炉及压压力

4、容器器规范压压力容器器11DIN333200安全阀安安全关闭闭阀12TRD4421压力泄放放装置-用于、组蒸汽汽锅炉的的安全阀阀13BS67759蒸汽及热热水用安安全阀技技术规范范14BS67759第四部分分安全阀阀及安全全阀弹簧簧15JIS B82210第四部分分安全阀阀及安全全阀弹簧簧16API RP5520 I炼厂中压压力泄放放装置的的设计计计算、选选用和安安装设计计计算和和选用17PAI RP550 III炼厂中压压力泄放放装置的的设计计计算、选选用和安安装-安装18API RP5526钢制法兰兰连接安安全泄压压阀19API RP5527泄压阀的的阀座密密封二 动动作性能能指标(1)用

5、用于气体体介质安安全阀见见表2-2注：下表表中: ps-整定压压力；pp-工作作压力；do-流道直直径表2-22 用于于气体介介质安全全阀动作作性能指指标： 标准 项目 GB/TT122243ISO0041226ASMEE标准第第卷压力力容器JIS B882100 排放压力力Pd1.110pss1.110pss1.110pss启闭压差差Pb11PsPb11Pb11Pb11PsPb110.20.003Ps00.3时时，Pb10.00315%Ps0.220.0030.2215%ps0.2215%ps整定压力力的允许许偏差psPspsPspsPspsPsps0.550.00150.550.00157

6、0%ps2%pps0.110.0020.220.00250.553%pps0.550.5570%ps3%pps0.330.0030.3315%ps 第第二节 设计计原则 1基本本原则（1）设设计的产产品必须须满足用用户实际际使用的的所有要要求。（2）保保证实际际使用的的前提下下，所设设计的产产品应是是最经济济的（如如选型、用用材等方方面）。（3）如如何使安安全阀的的综合性性能达到到标准是是设计人人员的首首先原则则。（4）尽尽可能多多地对设设计产品品作型式式试验，以以获取性性能参数数作为设设计依据据。（5）正正确设计计弹簧的的刚度，以以便内部部零件结结构的匹匹配更合合理，设设计的产产品便于于装拆

7、和和维修。（6）有有较长的的使用寿寿命（包包括维修修后的寿寿命）。 由于于安全阀阀使用的的介质繁繁多，总总体可归归纳为三三种状态态，即蒸蒸汽、气气态和液液体。（临临界状态态是一种种特例）有有时，设设计人员员借助于于冷态试试验的手手段，对对安全阀阀所得出出合格的的性能数数据，但但用于重重油（沥沥清）等等介质性性能又不不一定理理想，设设计人员员又不可可能在各各种介质质的工况况条件下下作性能能试验，这这就使得得安全阀阀的设计计不能照照搬哪种种成熟产产品模式式，而是是要根据据不同介介质的实实际使用用状况，设设计出弹弹簧刚度度适当，内内件结构构合理的的产品，当当然，安安全阀设设计原则则最终是是要让用用户

8、得到到满意的的产品。但但设计好好产品的的捷径，主主要还是是来自现现场实践践经验的的积累。2结构构设计原原则（1）阀阀体 安全阀阀是通过过阀体使使零件相相互连接接成为一一个完整整的产品品。安全全阀通过过阀体的的法兰或或螺纹管管接头或或焊接连连接在系系统上的的。阀体体承受着着被保护护系统的的压力作作用，所所以阀体体应有足足够的强强度和密密封性，不不允许出出现变形形或泄漏漏。 1) 阀阀体材料料的选择择通常按按温度、压压力和介介质的腐腐蚀性来来定。具具体情况况将在下下一节做做专门介介绍，此此处不再再复述。2) 安安全阀排排放时，介介质通过过阀体泄泄放至安安全的地地方，所所以要求求通道部部分的尺尺寸和

9、形形状应保保证其流流体阻力力最小。3) 阀阀体的进进口和出出口支管管承受着着安全阀阀和排放放管道的的重量以以及安全全阀排放放时的反反作用力力，阀体体应有足足够的强强度和刚刚度。4) 为为了提高高排放能能力，阀阀座通道道截面积积不因有有导向筋筋的存在在而缩小小介质流流动畅通通，不仅仅在阀座座通道中中，在阀阀瓣打开开的环状状间隙处处没有涡涡流现象象。阀体体和出口口支管的的通道截截面积为为2.55d0。由由于排放放能力高高，安全全阀的阀阀座通道道截面积积较小，使使安全阀阀易于密密封。（2）阀阀座阀座设计计成可拆拆卸的结结构形式式，阀座座通道设设计成拉拉法尔喷喷嘴的光光滑低阻阻力形状状。喷嘴嘴式安全全

10、阀能在在长期使使用中保保持高度度密封，减减少阀座座和阀瓣瓣密封面面的机械械变形、热热变形和和侵蚀。阀阀座的热热变形是是介质对对于非对对称阀体体的作用用引起的的，而阀阀座的机机械变形形则可能能在把阀阀体紧固固在容器器上发生生。采用用可拆卸卸结构，则则阀体的的变形一一般不易易造成阀阀座的变变形，而而阀座的的变形是是导致安安全阀泄泄漏的主主要原因因。安全全阀的主主要受压压元件是是阀座，所所以在设设计时应应进行强强度校核核，在结结构上应应设计成成圆滑过过渡，阀阀座一般般不宜采采用铸件件，应采采用棒料料和锻件件加工，并并需进行行强度试试验。(3)阀阀瓣阀瓣是和和阀座一一起组成成密封面面，其密密封面一一侧

11、要直直接承受受介质的的压力、温温度等，它它的结构构设计合合理与否否，直接接影响到到安全阀阀的密封封性能。阀阀瓣的结结构设计计是根据据安全阀阀要达到到的密封封性能指指标、密密封面宽宽度和密密封比压压、受弹弹簧预紧紧力的大大小、所所使用的的介质特特性等诸诸多因素素来考虑虑的。阀阀瓣的材材料选用用和阀座座相比，应应相同或或更好一一点，对对美标安安全阀来来说，采采用较多多的是4420、3044 和3166L，当当然，在在所有腐腐蚀性强强的地方方，还应应选用更更好的，如如蒙乃尔尔、哈氏氏合金、钛钛合金等等其它材材料。（4）阀阀杆 安全全阀弹簧簧的作用用力是通通过阀杆杆传递给给阀瓣，形形成初始始密封。当当

12、安全阀阀动作时时，阀杆杆沿着弹弹簧上下下面的弹弹簧座移移动，因因此阀杆杆的作用用很重要要。1) 阀阀杆力不不是通过过钢球传传递给阀阀瓣时，阀阀杆的端端部应做做成求面面，球面面半径按按施加于于阀杆的的作用力力来选取取。当作作用力小小于60000NN 时，r=1.55mm 就够了了；作用用力达118000N 时时，r=4mmm。球面面半径也也可按安安全阀口口径来选选取，即即r=（0.00500.088）d0。2)加于于阀杆的的载荷超超过10000NN 时，阀阀杆端部部用2CCr133 钢制制造，其其硬度经经热处理理4043HHRC。或或在端部部堆焊硬硬质合金金，硬度度不低于于4548HHRC。（5

13、）弹弹簧 弹簧簧是重要要的零件件之一，弹弹簧式安安全阀的的性能受受弹簧的的控制，弹弹簧的设设计成功功与否决决定了安安全阀的的最终性性能是否否达到设设计要求求和使用用要求。弹弹簧在安安全阀里里的工作作原理比比较简单单，它通通过弹簧簧座把作作用力传传递给阀阀杆，阀阀杆再把把弹簧力力传递到到阀瓣上上。1)为了了保证弹弹簧力能能平稳地地传递到到阀瓣上上，在设设计制造造安全阀阀弹簧时时，应将将弹簧的的端部磨磨平，支支撑面至至少大于于3/44 圈。并并且应满满足平行行度和垂垂直度的的要求。3)为了了防止弹弹簧松驰驰，在计计算时取取较低的的许用应应力值，制制造时进进行强化化处理。4)石油油化学工工业中应应十

14、分注注意弹簧簧的抗腐腐蚀保护护，在同同某些介介质接触触时会使使弹簧圆圆钢变细细和出现现内部裂裂纹、应应力腐蚀蚀等现象象。为了了防腐蚀蚀，弹簧簧应采用用合金钢钢制造，并并采用包包保护层层、镀镍镍、渗铝铝等方法法，在结结构上利利用橡胶胶弹性隔隔膜或金金属波纹纹管使弹弹簧同腐腐蚀性介介质隔离离，或在在弹簧表表面喷涂涂聚四氟氟乙烯的的方法保保护弹簧簧。（6）调调节圈调节圈是是全启式式安全阀阀的重要要部件之之一，调调节圈分分上调节节圈和下下调节圈圈。利用用调节圈圈对排放放压力、回回座压力力进行调调整，这这个调整整由制造造厂商根根据需要要来确定定，用户户在使用用过程中中不得随随意调整整调节圈圈的位置置，它

15、决决定着安安全阀的的动作性性能。调调节圈的的位置较较高时，安安全阀开开启压力力就降低低，同时时关闭压压力也降降低。通通常下调调节圈安安装在阀阀座的上上部，上上调节圈圈安装在在反冲盘盘的导向向套上。用用来调节节安全阀阀开启压压力的上上调节圈圈，拧在在阀瓣于于其中滑滑动的导导向套的的下部。当当调节圈圈往下调调时，为为使阀瓣瓣达到全全开启高高度的压压力即可可低些。上上调节圈圈的位置置通过阀阀体上部部的螺孔孔来调节节，螺孔孔用螺栓栓封住，螺螺塞具有有伸出的的端头，使使调节圈圈固定以以防转动动。（7）活活塞 背压压力对安安全阀的的排放能能力、开开启压力力有相当当大影响响，为了了保证安安全阀能能安全可可靠

16、地运运行于背背压力超超过开启启压力110%的的工况在在安全阀阀设计时时，应该该考虑背背压的影影响，在在安全阀阀上加设设一个能能平衡背背压影响响的装置置。平衡衡背压的的机构常常用的有有波纹管管式和滑滑塞式两两种，另另外还有有通过导导向阀来来平衡背背压。第三节 安安全阀的的基本特特征和要要求1 安全阀的的各种压压力规定定:最高容许许压力:介质通通过安全全阀排放放时,被被保护容容器内最最高压力力。运行压力力:容器器在工作作中经常常承受的的表压力力。容器的计计算工作作压力:进行容容器壁厚厚度/强强度计算算的压力力。全开压力力:安全全阀在全全开行程程下的阀阀前压力力,它又又叫排放放压力。整定压力力:调整

17、整的使安安全阀开开启的入入口压力力。关闭压力力:又叫叫回座压压力,是是安全阀阀开启后后,当容容器压力力下降到到该压力力时安全全阀关闭闭的压力力。回差:指指容器的的工作压压力与安安全阀的的关闭压压力之差差。背压:指指在安全全阀排出出侧建立立起来的的压力,背压可可能是固固定的,也可能能是变动动的,影影响着安安全装置置的工作作,向大大气排放放时,背背压为零零。.2 对安全阀阀的工作作要求（1）当当达到最最高永续续压力时时,安全全阀要尽尽可能的的开起到到应达到到的高度度,并排排放出会会定量的的介质。（2）当当达到开开启压力力时,要要迅速开开启。（3）安安全阀在在开启状状态下排排放时应应稳定无无震荡。（

18、4）当当压力降降低到会会作压力力时应能能及时有有效的关关闭。（5）安安全阀处处于关闭闭状态下下,应保保持良好好的密封封性能。3 安全阀的的排放能能力是指在单单位时间间内流经经安全法法的介质质流量。安全阀的的排放能能力要保保证能放放掉系统统中可能能产生的的最大过过剩介质质量,给给予系统统设备有有效的保保护。第二章 设计计参数和和工作原原理第一节 设计参数数本设计中中低温工工况下的的温度为为T=-1644；最高高压力为为P临界界=6.4MPPa；额额定工作作压力PP额=1.4MPP；排放放量为QQ=15507mm2/每天天（标况况）；工工作介质质：液化化天然气气；液化化天然气气的流速速取1.5 m

19、m/s。查得的相相关参数数有临界界压力PPC=4.6299MP；临界温温度Tcc=1990.77K；气=0.71668kgg/m33;液=4550kgg/m33；气体体特性参参数3449。第二节 工工作原理理安全阀是是是一种种自动阀阀门,他他不借助助于任何何外力而而是利用用介质本本身的力力来排除除一定数数量的流流体,以以防止系系统内压压力超过过预定的的安全值值.档压压力恢复复正常后后,阀门门再次关关闭并阻阻止介质质继续流流出.安安全法广广泛应用用于各种种承压容容器和管管道上,防止压压力超过过规定值值,他是是一种自自动机构构,档压压力超过过规定值值后自动动打开泻泻压,而而压力降降到工作作压力或或

20、稍低于于工作压压力时又又能自动动关闭,它的可可靠性直直接关系系到设备备及人身身的安全全.本设设计为先先导式安安全阀，其其构造和和原理如如下：1 结构图2 工工作原理理 本安全全阀利用用介质流流动时，通通过毛细细管将气气体引入入主阀背背部，借借助背压压对主阀阀进行密密封。在在正常情情况下，主主阀处于于关闭状状态，当当介质工工作压力力比设定定的计算算压力低低时，介介质的压压力经毛毛细管进进入导阀阀，然后后再将气气体引入入主阀压压力室，作作用在主主阀阀瓣瓣上，从从而产生生一个向向下的力力，使主主阀关闭闭密封。随随着工作作时间的的加长，当当整个系系统压力力增加接接近设计计的临界界压力时时，系统统为了正

21、正常运行行，导阀阀开始动动作，其其活塞开开始向上上提升，当当压力继继续增加加时，活活塞进一一步向上上提升直直至导阀阀上密封封面处于于关闭状状态，而而此时下下密封面面仍旧处处于关闭闭状态，随随着压力力的再一一步增加加，下密密封面开开始微启启，此时时主阀压压力室的的压力从从导阀下下面排气气孔排出出，使主主阀压力力室压力力逐渐减减小，直直至降到到正常工工作压力力条件下下。当系系统达到到设定压压力或稍稍高于设设定压力力时，导导阀的下下密封面面达到全全升状态态，主阀阀压力室室气体从从导阀排排气孔迅迅速排出出从而使使主阀压压力室压压力达到到最小状状态，此此时，主主阀的阀阀瓣被系系统的压压力推升升，排放放超

22、压气气体。当当系统压压力超压压时，主主阀阀瓣瓣达到全全升状态态，排放放完成后后，导阀阀活塞又又趋于下下降，这这时通过过毛细管管引入的的气体又又作用于于主阀压压力室，此此时导阀阀活塞又又恢复到到正常工工况下的的位置，即即导阀下下密封面面关闭，同同时主阀阀也随之之关闭，系系统又开开始在正正常工况况下运行行。3 适适用场合合该阀门主主要用于于使用高高压液化化天然气气的系统统中，能能起到保保护系统统安全、使使系统正正常运行行的作用用，同时时也可用用于高压压低温系系统中的的泄压装装置中。 第三章 安全阀阀的材料料选择 材料料选择是是提高阀阀门性能能的重要要途径之之一,设设计和制制造任何何一台阀阀门产品品

23、的最终终目的都都是应用用,而应应用的效效果则是是对阀门门产品性性能的最最权威评评价.因因此,服服务对象象不同对对阀门提提出的要要求也不不尽相同同,但是是各种要要求都以以密封性性和耐腐腐蚀性能能作为基基本评价价指标的的.第一节 材料选择择的基本本依据1 选选择不锈锈钢阀门门材料的的基本依依据: (11) 工工作介质质的性质质; (22) 零零件在阀阀门中所所起的主主要作用用; (33) 阀阀门的综综合经济济性能.2 过过流件材材料选择择的基本本要求 每一一台阀门门的所有有零件,从来都都不是采采用相同同材料制制成的,通常根根据个零零件在阀阀门中所所起的不不同作用用,把零零件大致致分成过过流件和和内

24、件.过流件件又称为为承压件件,这是是阀门工工作中条条件最为为苛刻的的部位,尤其阀阀体与阀阀盖,它它不仅承承受来自自工作介介质的侵侵蚀、温温度与压压力的作作用,而而且还要要承受管管道的膨膨胀、震震动等附附加载荷荷的作用用.因此此,过流流件的材材料必须须满足以以下要求求:(11)足够够的强度度与韧度度;(22)耐工工作介质质的腐蚀蚀,耐腐腐蚀性能能级别不不应低于于五级标标准中的的1-22级;(3)阀阀门用于于低温时时应具有有一定的的低温性性能;(4)良良好的铸铸、煅、焊焊等制造造工艺性性能。对对于传动动件材料料应具备备以下条条件：（11）一定定的强度度与韧性性；（22）良好好的抗察察伤、抗抗咬死性

25、性能；（33）较低低的摩擦擦系数；（4）处处于介质质中时，同同时具有有耐腐蚀蚀和抗压压性能。 第二节 阀门材料料的确定定1 低温钢质质阀门的的选择 对于公公称压力力PN6.44MPaa，温度度高于或或等于-1966的乙烯烯、丙烯烯、液态态天然气气及液氮氮等介质质的低温温钢制阀阀门，主主要零件件材料安安下表选选用。 低低温钢制制阀门主主要零件件材料（JJB/553000-911）零件名称称 材料料名称编号标准号阀体、阀阀盖阀座座、启闭闭件、摇摇杆奥氏体不不锈铸钢钢ZG0CCr188NI99、ZGGICrr18NNi9GB 21000ZG0CCr188NI99Ti、ZZGICCr188Ni99Ti

26、奥氏体不不锈钢0Cr118Nii9、11Cr118Nii9GB 122200Cr118Nii9Tii、1CCr188Ni99Ti阀杆诺镍钢1Cr117Nii2、00、1CCr188Ni99烙镍钛钢钢1Cr118Nii9Tii销轴不锈钢1Cr113、22Cr113、33Cr113阀座、启启闭件的的密封面面钴洛钨合合金TDCooCr11-x、TTDCooCr22-x、TTDCooCr33-xGB 9844粉2011、粉2202 -阀杆螺母母铸造铝青青铜ZCuAA19MMn2、ZZCuAA19FFe4NNi4MMn2GB 11776铸造铝黄黄铜ZCuZZn255A166Fe33Mn33双头螺栓栓诺镍

27、钢1Cr117Nii2、11Cr118Nii9GB 12220烙镍钛钢钢1Cr118Nii9Tii螺母不锈钢0Cr113、11Cr113、22Cr113烙镍钛钢钢1Cr118Nii9Tii黄铜HPb559-11GB/TT52332垫片纯铜T2、TT3GB 52331纯铝L2、LL3GB 31990蜡浸石棉棉橡胶板板- -填料聚四氟乙乙烯SFT-1、SSFT-2、SSFT-3、SSHT-4HG 22-5338浸四氟乙乙烯石棉棉绳 - -柔性石墨墨 - -手轮可煅铸铁铁KTH3330-08KTHH3500-100GB 94440球墨铸铁铁QT4000-115QQT4550-110GB 12227碳

28、素铸钢钢WCCGB 122292 阀体体用钢材材的使用用温度范范围 正正确了解解阀体用用钢材的的使用温温度范围围，对阀阀门的设设计者和和使用者者来说，具具有极其其重要的的意义，阀阀门在规规定的使使用温度度范围内内运行，才才能确保保安全，否否则就会会产生事事故。一一般而言言，低温温选用奥奥氏体不不锈钢、低低温合金金；工作作温度小小于等于于2000且公称称压力小小于等于于1.00MPaa 选用用灰铸铁铁，工作作温度小小于等于于3000且公称称压力小小于等于于2.55MPaa 选用用可锻铸铸铁，工工作温度度小于等等于3550且公称称压力小小于等于于4.00MPaa 选用用球墨铸铸铁，工工作温度度小于

29、等等于2550、公称称压力小小于等于于2.55Mpaa 的水水、海水水、氧气气、空气气、油类类等介质质选用铜铜合金；工作温温度小于于等于4425选用碳碳钢，工工作温度度大于4425选用CrrMo、CrMMoV 钢；腐腐蚀性强强的选用用奥氏体体不锈钢钢、镍基基合金、低低合金钢钢等；由由于阀体体形腔复复杂通常常采用铸铸件，小小口径安安全阀采采用锻件件，大口口径安全全阀采用用焊接结结构。而而对于弹弹簧，制制造安全全阀的弹弹簧材料料主要采采用600Si22Mn、50CCrVAA。在低低温226910情况下下，应选选用含镍镍、铬、钼钼的不锈锈钢（AANSII3044、3166、3211、1Crr18NN

30、i9TTi 等等）；温温度达到到5388时应采采用含钨钨的低合合金钢(W188Cr44V、30WW4CrrVA 等)。系统统的高温温作用使使弹簧的的机械性性能降低低，弹簧簧力减小小，导致致安全阀阀提前起起跳。为为了避免免这种后后果，在在设计安安全阀时时，设计计一个隔隔热装置置，采用用隔热器器或冷却却装置把把弹簧同同排放的的介质隔隔离开或或导入冷冷却介质质降低安安装弹簧簧部位的的温度。以以下是根根据国内内外钢材材标准，编编制的阀阀体用国国产钢材材的使用用温度范范围表和和阀体用用美国AASTMM钢材的的使用温温度范围围表：名称 铸铸件 锻件说明 牌号号使用温度度/牌号使用温度度/灰铸铁HT2000

31、、HHT2550HT3000、HHT3550-15-+2250- -用于PNN1.66MPaa的低压压阀门黑心可锻锻铸铁KHT3300-06KHT3330-08KHT3350-10KHT3370-12-15-用于PNN2.55MPaa的中低低压阀门门球墨铸铁铁QT4000-118QT4000-115QT4550-110QT5000-77QT6000-33QT7000-22 -303550-用于PNN4MPPa的中中低压阀阀门碳素铸钢钢WCA、WWCB、-29422520、225、330、335、440-25+4425用于中高高压阀门门16Mnn、300Mn-40+4450低温碳素素钢(LCBB

32、)-463445-用于低温温阀合金钢（WC66）（WC99）-295995-29599515CrrMO25Crr2MooV-295995-295995用于非腐腐蚀性介介质的高高温高压压阀（C5）（C122）-2965501Cr55Mo-296550 用于腐腐蚀性介介质的高高温高压压阀奥氏体不不锈钢ZG000Cr118Nii10ZG0CCr188Ni99ZG1CCr188Ni99ZG0CCr188Ni99TiZG1CCr188Ni99TiZG1CCr188Ni112Moo2TiiZG0CCr188Ni112Moo2TiiZG1CCr188Mn113Moo2-1966600000Crr18NNi1

33、000Cr118Nii91Cr118Nii9 0Cr118Nii9Tii1Cr118Nii9Tii00Crr17NNi144Mo22o2Tii-19666000用于腐蚀蚀性介质质CF8CF8MMCF3CF3MMCF8CCCN7MM（3044）（3316） (3004L)（3116L）(3211)B4622蒙乃尔合合金(NCuu28-2.55-1.5)-294550主要用于于含氢质质铸铜合金金ZCuSSn3ZZn111Pb44ZCuSSn5PPb5ZZn5ZCuSSn100P1ZCuSSn100P2ZCuAAl9MMn2ZCuAAl100Fe33ZCuZZn244Al116Fee3Mnn3ZCu

34、ZZn388Mn22Pb22ZCuZZn333Pb22ZCuZZn166Si44-27332000主要用于于氧气管管路3 阀阀体材料料的确定定 有以上上表格及及文献可可知，国国内用于于低温工工况下的的钢材主主要有奥奥氏体不不锈钢和和铸铜合合金，但但从经济济效益考考虑，本本设计主主要钢材材初步确确定为奥奥氏体不不锈钢，现现对奥氏氏体不锈锈钢的力力学性能能做一验验证，看看能否满满足本设设计要求求，奥氏氏体不锈锈钢的主主要力学学性能见见下表（摘摘自金金属设计计手册第三版版11-1-22部分）： 类别牌号弹簧许用用切应力力pMPaa 弹簧弯曲曲应力BPP MMPa剪切弹性性模量 G GPaa弹性模量量

35、E ,GGPa推荐硬度度范围HRC推荐使用用温度类类类类类不锈钢丝丝1Cr118Nii9Tii32443254054067771.55193-25003000综合以上上各表可可知，材材料确定定为 11Cr118Nii9Tii 能满满足设计计要求，因因此，最最终材料料确定为为 1CCr188Ni99T第四章 阀阀门的设设计计算算第一节 安全全泄放量量和流道道面积的的确定液化天然然气主要要成分为为GH44，因此此本设计计的计算算参数基基本以甲甲烷的物物性为查查阅依据据进行计计算。CCH4为多原原子分子子，从工工程热力力学课本本（P224）查查得Mccv=3.5R00，Mccp=4.5R00,特性性

36、系数KK=Cpp/Cv=1.2866.有由由设计手手册查得得气体特特性系数数c=3349.因此安安全排放放量如下下;Ws=22.83310-33Vd02=Q =448800 kg/hd0= Ws/（2.8310-3V)=1533 mmm查有关设设计手册册取标准准值d00=1550 mmm，公公称直径径DN=2000 mmm。所以以流道面面积为： A=00.255d02=1776622.5 mm22第二节 阀体厚度度的计算算阀体厚度度的计算算有以下下公式计计算所得得：SB=DN2(k0-1)+C上式中：DN阀体体中腔最最大内径径； KK0阀体体外径与与内径之之比； K0=-3p 阀体体材料应应力

37、；取取b/nb与s/n两两者中的的较小值值，b、s风别为材料料的强度度极限和和屈服极极限，nb、ns风别为为强度指指标和安安全系数，本本设计中中取nb=44.255, ns=2.33P公公称压力力取6.4MPPa 材料料力学性性能：抗抗拉强度度b=5200Mp,屈服强强度s=2005Mppa b nb=122.353sns=89.13 所以以=899.133Mp,代入值计算算得: k0=11.0669（1）主主阀阀体体厚度计计算： 代入入以上公公式得： DDN = 1775 mmmSb =6.03+C，C取4Sb =100.033为提高安安全系数数，调整整后取值值为: Sb= 30mmm（2）

38、先先导阀阀阀盖厚度度计算D n=50Sb =1.7255+C ，C取5Sb =6.72557mm为了提高高安全系系数,取Sb =220mmm（3） 先导阀阀下部外外壁壁厚厚计算：D n =200mmSb=1.442+CC , C取5Sb=6.442,取取整后为为: Sb= 7mm（4）先先导阀的的下部内内腔体浮浮动筒壁壁厚计算算：D 外=20mmm由内部弹弹簧确定定内径： D 内 =177得壁厚为为 Sb =1.55mm对筒体强强度校核核：根据上式式计算得得：Sb=00.58865，同同上取Sb =1.5 mmm,所所以强度度满足要要求.（5）阀阀套的计计算 DDN =1655 mmm 代代入

39、上式式公式计计算得：Sb= 99.6 mm 调调整取整整后确定定 Sb = 10 mm（6） 圆形平平板阀盖盖厚度p、= ppc0.25pt+c = 500.256.4540+3 = 86.6455 去去整 p= 88.7 cm 上式式中：p阀盖盖厚度 （mmm）p c阀盖盖计算直直径 （500 mmm） p设计计压力 （66.4 MPaa）t设计计温度下下材料的的需用应应力 （540 MPa）C附附加富裕裕量 （c =3 mm） 取c =1 ；Dc=220 mmm；则则：p = 2200.256.4540+1 = 200.033 mmm（7） 阀杆重重为 220 NN，由金金属材料料设计手手

40、册查查得1CCr188Ni99Ti 的材料料密度= 77.910-66 kkg/mmm3 , 则阀杆杆的体积积： V = m = 27.910-6 = 0.2253106mm3又 VV = L4d2 其其中 ：L 阀杆杆长度 d 阀杆杆直径，取取阀杆直直径 dd= 220 mmm则计算出出的阀杆杆长度L = 8066.3 mm取整 L = 8806 mm（8） 阀瓣重重均为4400 N阀瓣体积积 V= m = 407.910-6 =5.0063106mm3又因为 V =H4D2 其其中： D 阀瓣瓣直径， D = 165 mm H阀瓣瓣高度由以上式式子计算算得出理理论阀瓣瓣高度 H= 2336

41、.99 mmm取整后 HH = 2400 mmm第三节 弹簧簧计算弹簧计算算的相关关标准，如如表41： 本设计计中，弹弹簧类型型选用类（参参考设计计手册第第三版第第二卷111-66）。类当受受到变载载荷作用用时，作作用次数数在1003次以下下的，其其载荷相相当于受受到静载载荷的作作用，就就和一般般的安全全阀门弹弹簧受力力一样。其其材料性性能如下下：1CCr188Ni99Ti；类需用用切应力力p=5540；使用弯弯曲应力力T=6677；切变模模量G=71550MPPa。1 先导阀阀上的弹弹簧的计计算（1）调调节弹簧簧计算：取c= 8，k1 =4c-14c-4+0.6158 = 1.118 取取d

42、、= 200 mmm， d0、= 177 mmm(2) 作用用面积的的计算：A=00.255（d2-d02）= 0.253.114155（2002-1772）= 87.1355 mmm(3) 最大大工作载载荷的计计算：FFn=PAA=6.487.1355 = 5577.6664 NN(4) 弹簧簧丝的直直径计算算：d1.66KFnC/p= 1.61.188557.664/540 =44.999 查国国标GBB/T113588，取标标准值 d = 5 mm(5) 弹簧簧丝中径径：D2 = c d = 58 = 400 mmm；取标准值值 D2= 42 mm(6) 弹簧簧丝外径径：D =D2 + d = 445+22 = 47 mm(7) 最大大工作载载荷量下下的变形形量： = Fnp n=557.66423.34 =223.889 mmmFn最大大工作载载荷P弹簧簧刚度 P= Fn-F1hF1弹簧簧最小工工作载荷荷 (8) 工工作极