这个标准是工业阀门领域最核心的设计标准之一。它专门规定了如何确定钢制阀门壳体(主要是阀体和阀盖)的最小壁厚,以确保其能够安全地承受管道介质的压力。
核心概念:什么是“制表法”?
“制表法”指的是标准通过一系列预先计算好的表格,直接给出了在不同公称压力(PN)、不同材料等级和不同公称尺寸(DN)下,阀门壳体所要求的最小壁厚。
设计师的角色:设计师无需进行复杂的应力计算,只需根据阀门的PN等级、DN尺寸和所选材料牌号,查表即可得到对应的最小壁厚值。
目的:提供一种标准化、简化且保守的设计方法,确保不同制造商生产的相同规格阀门具有基本一致的安全强度。
标准定位与系列结构
基础设计标准:EN 12516-1 是阀门强度设计的基石。
系列中的其他方法:
EN 12516-2: 基于材料许用应力的计算方法。这种方法允许进行更jingque、更优化的设计,但需要更详细的计算和分析。
EN 12516-3: 实验方法。
关系:第1部分(制表法)因其简便性,被广泛用于通用阀门的标准设计中。第2部分则更多用于非标、高压或特殊结构的阀门。
适用范围
该标准适用于以下壳体材料制造的阀门:
铸钢
锻钢
轧制(板材)
管材
其压力-温度额定值基于 38°C(100°F) 的基准温度。
核心内容(重点阐述)
该标准的核心在于通过一系列严密的考量,将压力、尺寸和材料转化为具体的壁厚要求。
1. 压力等级
标准基于公称压力(PN) 系列(如 PN 10, 16, 25, 40, 63, 100 等)来定义设计压力。
2. 材料分组
标准并非为每一种钢材单独列表,而是将力学性能相近的钢材进行分组。例如:
Group 1.0: 适用于屈服强度约 205 MPa 的钢材(如 CF8M - 316不锈钢)。
Group 1.1, 1.1a, 1.2...: 适用于屈服强度更高的钢材(如 WCB - 碳钢,或高强度不锈钢)。
设计师需要根据所选材料的许用应力值,将其归入正确的组别,然后查表。
3. 壳体形状与应力集中
这是制表法的关键理论基础。标准通过引入形状系数 (z) 来考虑不同阀型(如闸阀、球阀、截止阀)的几何复杂性。
简单的壳体形状(如某些截止阀阀体)具有较高的z值(接近1.0),意味着应力分布较好,所需壁厚相对较薄。
复杂的壳体形状(如球阀阀体)具有较低的z值,意味着存在应力集中,需要更厚的壁厚来补偿。
标准在背后的计算中已经为不同类型的阀门设定了保守的z值。
4. 腐蚀裕量
标准表格中给出的壁厚是满足强度要求的最小壁厚。在实际设计中,制造商必须根据介质的腐蚀性,在此最小壁厚的基础上额外增加腐蚀裕量 (c)。
5. 铸件质量系数
对于铸钢阀门,标准通过引入铸件质量系数 (Q) 来反映铸造质量对强度的削弱。质量系数越高(最高为1),代表铸件质量越好(经更严格的无损检测),允许使用的许用应力越高,所需壁厚也可能相应减少。
重要性总结
EN 12516-1:2014+A1:2018 是保障工业阀门安全性的第一道且最重要的工程设计防线。
保障安全:防止阀门壳体在运行压力下发生爆裂或过度变形,从而保护人员、设备和环境。
统一行业基准:为整个阀门制造业提供了统一、保守的强度设计规范,确保了不同厂家同类产品的基本安全水平。
符合法规要求:是阀门产品满足欧盟压力设备指令(PED 2014/68/EU)并获得CE标志的关键性协调标准。符合此标准是阀门合法上市的基本要求。
指导设计与制造:为阀门制造商提供了明确且易于执行的设计规则。
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