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材料被廣泛應用在火力發電機組的鍋爐給水、集水箱等系統中。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力。在不影響計算結果的情況下，將ASME B16.34-2013 附錄B中的相應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。   

        （1）

    其中：C₁=10，S1使用MPa單位,；

    S₁=選用應力，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，得出表-1。

表-1  WB36高溫屈服強度

   
    ASME B16.34-2013 附錄B表3-M中規定了不同磅級所允許的最大工作壓力值，而沒有規定常用的中間磅級值，根據表3-M中的數值，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2.1、2.2和2.3節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節中的公式計算值應小于等于相應的最大允許壓力值。則根據表-2和表-4得表-6，根據表-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。另外，有了WB36材料的壓力溫度額定值，就可以根據工況的壓力和溫度確定閥門的磅級，然后根據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，本公司主要生產調節閥、控制閥等各類通用閥門。