三、 阀门壳体连接螺栓,螺纹和螺孔的设计与计算

  按照ANSI B16.34-2004阀门壳体连接螺栓的计算公式;当英制螺纹满足ASME B1.1,许用应力采用Psi单位时:

  Pn x Ag / Ab = 0.35 [σ]< 7000 Psi (3)

  当公制螺纹满足ASME B1.13,许用应力采用Mpa单位时:

  Pn x Ag / Ab = 0.35 [σ]< 49 Mpa (4)

  式中:Pn 额定压力值,Ag 阀体由垫片O型圈密封限定的有效面积 ,Ab螺栓总的有效拉伸截面积 ,[σ]为螺栓材料的抗拉许用应力。

  这是一个充分简化的经验公式。这里有二个问题要引起注意,第一,为什么许用应力[σ]要乘以0.35,按照ANSI B16.34的解释,这一经验公式是来自ANSI B16.5的法兰标准,已经有几十年的使用的经验。第二为什么许用应力[σ]乘以0.35后还要限止<7000Psi,或者<49Mpa。按照ANSI B16.34的解释,这是因为推荐的螺栓,螺母材料中有许用应力[σ]= 2000Psi(138Mpa)的材料.也就是无论你选择何种高强度材料,螺栓计算时,材料的许用应力仍按[σ]= 2000Psi(138Mpa)考虑。可见,这是一个充分简化的又十分保守的经验公式。

  ANSI B16.34 提供的经验公式只计算螺栓总的有效拉伸截面积,不考虑螺栓,螺母的螺纹剪切强度。因此,工程师必须确认你设计的螺栓它的螺纹剪切强度大于螺栓有效截面积的拉伸强度。应该指出,粗牙螺纹的剪切强度大于螺栓有效截面积的拉伸强度。因此,也可以认为,ANSI B16.34提供的公式是指粗牙螺纹的螺栓。再依据是ANSI B16.5的法兰标准中第6.10.1中表1C关于“螺栓、双头螺栓和螺母的推荐”,对于碳钢阀体材料如A105,LF2,WCB,WCC等推荐采用粗牙螺纹ASMEB1.1。