閥門材料之WB36材料壓力溫度額定值計算

閥門材料之WB36材料壓力溫度額定值計算

    WB36為德國蒂森剛廠的牌號，在EN 10216-2-2002標準中牌號為15NiCuMoNb5-6-4，在GB5310-2008標準中的牌號為15Ni1MnMoNbCu，在ASME鍋爐及壓力容器規(guī)范第II卷A篇標準中相當于F36、T36或者P36，屬于Ni-Mo-Cu型的低合金高強度鋼，允許最大工作溫度為450℃。
     為了減輕管道的重量，有利于加工和安裝，近年來具有高強度的WB36材料被廣泛應(yīng)用在火力發(fā)電機組的鍋爐給水、集水箱等系統(tǒng)中。而ASME B16.34標準中沒有F36、T36或者P36的壓力溫度額定值，導致無法按照ASME B16.34標準中來設(shè)計此材料的閥門。因此，為了解決此材料的壓力溫度額定值問題，依照ASME B16.34-2013附錄B中的公式進行計算WB36材料的壓力溫度額定值。  

    WB36與ASME B16.34標準中第1組材料相近，因此，選擇ASME B16.34-2013 附錄B中B-2、 B-3、B-4公式是比較合理的。在ASME 第Ⅱ卷D部分和其他標準中未能查到WB36材料的蠕變溫度、溫度T時的抗拉強度和許用應(yīng)力。在不影響計算結(jié)果的情況下，將ASME B16.34-2013 附錄B中的相應(yīng)公式中的選擇條件和部分要求進行了刪除，具體見2.1、2.2及2.3節(jié)。   

        （1）

    其中：C₁=10，S1使用MPa單位,；

    S₁=選用應(yīng)力，T時屈服強度的60%，MPa；

    b.，T為工作溫度，℃，C₂=21.41，C₃=0.03724。

        （2）

    其中：C₁=10，,S1使用MPa單位；

    S₂=選用應(yīng)力，溫度T時屈服強度的62.5%，單位 MPa

       參照EN 10216-2-2002標準中牌號為15NiCuMoNb5-6-4及GB5310-2008標準中的牌號為15Ni1MnMoNbCu材料中的高溫屈服強度參數(shù)，得出表-1。

表-1  WB36高溫屈服強度

   
    ASME B16.34-2013 附錄B表3-M中規(guī)定了不同磅級所允許的最大工作壓力值，而沒有規(guī)定常用的中間磅級值，根據(jù)表3-M中的數(shù)值，利用插值法得到表-2和表-3。

表-2 標準磅級最大允許壓力Pca（BAR）

表-3 特殊磅級最大允許壓力Pcb（BAR）

根據(jù)2.1、2.2和2.3節(jié)中的公式計算出來在指定溫度時的標準磅級和特殊磅級的工作壓力，數(shù)值見表-4和表5。

表-4 溫度T時標準磅級的承載壓力（BAR）

表-5 溫度T時特殊磅級的承載壓力（BAR）

第2.1、2.2和2.3節(jié)中的公式計算值應(yīng)小于等于相應(yīng)的最大允許壓力值。則根據(jù)表-2和表-4得表-6，根據(jù)表-3和表5可得表-7。

表-6 標準磅級壓力溫度額定值Pst（BAR） 

表-7 WB36特殊磅級壓力溫度額定值Psp（BAR）

經(jīng)過以上計算，我們可以看出在溫度T時的計算壓力值是選用壓力值的兩倍左右，說明按照ASME B16.34的標準選用壓力值有2倍的安全系數(shù)。另外，有了WB36材料的壓力溫度額定值，就可以根據(jù)工況的壓力和溫度確定閥門的磅級，然后根據(jù)流道直徑選擇閥門壁厚。從而使得WB36材料閥門按照ASME B16.34標準設(shè)計時，同其他材料一樣查表即可。  

本文由溫州哲成自控閥門有限公司銷售部編輯，本公司主要生產(chǎn)調(diào)節(jié)閥、控制閥等各類通用閥門。