隨（suí）著科技的進步和發（fā）展，頻繁開關閥門必（bì）將得到更（gèng）加廣泛的應用（yòng），采用疲勞強度設計方法應當引起足夠的重視。

介紹了苛刻工況下頻繁啟（qǐ）閉的球閥閥（fá）杆疲勞分析設計方法。

1、概述

在煤（méi）化工和（hé）多晶矽等生產係統的管線中，壓力高（gāo），且交互（hù）變化，閥（fá）門開啟次數頻繁，需要長（zhǎng）時（shí）間多次循環啟閉（bì）運行。閥（fá）門全行程快速開關（guān）時間迅速，容易造成閥門的失效，對閥門的各項性能提出了嚴（yán）峻的考驗。常規靜載下測定的屈服強度設計原則不能作（zuò）為唯一的（de）強度指標，有必（bì）要考慮相關的疲勞設計原則（zé）。本文以球閥閥杆為例探討疲勞分（fèn）析設計方法。

2、分析

在交變壓力作（zuò）用下，即使零（líng）部件應力低於屈服強度，但長期反複作用後，也會發生突然斷裂，即使是塑性較好（hǎo）的材料，在斷裂前也沒有明顯的塑性變形，該現象即為疲勞失效。

金屬結構（gòu）不會因為應力交（jiāo）變而發生變化。從微觀組（zǔ）織結構分析，在足夠大的交變（biàn）應力下，金屬中位置（zhì）最不利或最弱（ruò）的晶體，沿最大剪應力方向形成滑移（yí）帶。滑（huá）移帶開裂形成（chéng）微（wēi）觀（guān）裂紋，在構件外形突變( 圓角、切口、溝槽) 或表麵切痕或者（zhě）材料內部不均勻性及其缺陷部位，也會由於較大的應力集中（zhōng）引起微觀裂紋。分散的（de）微觀裂紋經（jīng）過（guò）集聚，形成宏觀裂紋。已經形成的宏觀裂紋（wén）在交變應力作用逐漸擴展，隨應力水平的高低時（shí）而（ér）持續時而停滯，此（cǐ）即（jí）為裂紋的擴展過程。即使該過程是（shì）緩慢的，並且是不連續的，但隨著裂紋的擴（kuò）展，構件表（biǎo）麵逐漸削弱，削（xuē）弱到一定極限，部件便突然斷裂。很多零部件損壞是由於疲勞（láo）失效引起的（de）。當構件應力不超過某一極限值，承（chéng）受的（de）循環次數可以無限增加，即構件可以經曆無限（xiàn）次循環（huán）而不出現疲勞，該交變應力的極限值即為疲勞極限或（huò）持久極限。

3、結構改進

為了有效提高閥杆的疲勞強度，改進了閥杆結構。

1) 完全避免常規鍵槽機構、孔（kǒng）、缺口和軸肩，閥杆端部連接改用光滑的矩（jǔ）形結構，軸肩過渡部位采用盡（jìn）量大的圓角過渡，加工過（guò）渡處設置減荷槽和（hé）退刀槽，有效降低應力集中，提高閥杆（gǎn）疲勞強度。

2) 提高閥杆表麵質量，閥杆的（de）最大應力發生於表層，疲勞裂紋也經常在表層發生，加工過程中杜絕表（biǎo）麵加（jiā）工的刀痕和擦（cā）傷等，防止（zhǐ）應力集中降低疲勞極限。采用高強度沉澱硬化不鏽鋼，表麵噴（pēn）塗（tú）高硬度硬（yìng）質合金（jīn）後再磨削加工，硬度達60HRC，再進一步利用專用設備，機械滾壓形成高質量的表麵加（jiā）工，表麵粗糙度達（dá）Ra0. 4μm，還使表層形成預壓應力，減弱容易引起裂紋的工作拉應力，保證充分發（fā）揮高（gāo）強度的性（xìng）能，顯著提高構件的疲勞極限。

3) 在閥杆兩端（duān）設（shè）置（zhì）兩處支撐軸承，減小（xiǎo）閥杆徑向（xiàng）擺動，減輕非平衡載荷，有效（xiào）提高閥杆運行（háng）穩定性，保證閥杆（gǎn）長周（zhōu）期運行。

4) 階梯形閥杆，大頭端置於閥體內腔，小（xiǎo）頭端伸出閥（fá）體外部（bù），一旦閥杆發生破壞，危險截麵位於閥體外，為係（xì）統提供安全保障（zhàng）。

關鍵詞：全焊（hàn）接球閥 球閥閥杆

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