YG35UI压井管汇校核计算

YG35UI压井管汇校核计算

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1． 设计参数

设计标准：API Spec 16C 额定工作压力：5000psi(35Mpa) 公称通径 主通径：3-1/8″(80mm)

旁通径：3-1/8″(80mm)

额定温度级别：PU(-29℃~+121℃) 材料级别：DD 性能等级：PR1 产品规范级别：PSL2 2． 承压件四通 的校核计算

四通的材料：30CrMo, 抗拉强度 b：586Mpa 屈服强度 s：414Mpa 设计压力：35Mpa

额定工作压力下的设计应力强度(许用应力)Sm

Sm=2*

s

/3=2*414/3=276 Mpa

本设计只考虑内压静载荷，不考虑风载荷、地震载荷，因此由ASME Ⅷ第二册表AD-150.1查得应力强度系数k=1.0。 因此S=k*Sm=1.0*276 Mpa=276Mpa 额定工作压力P＜0.4*S=0.4*276 Mpa=110.4 Mpa

根据ASME Ⅷ第二册的相关章节，可将四通简化成圆筒形壳体，又因为P＜0.4*S，因此，壳体计算壁厚可根据下式计算：

t

P*RS 0.5P

式中R为所考虑壳体的内半径

35*40276 0.5*35

5.42mm

四通的实际最小壁厚为100mm，远大于5.42mm。

因此，四通在设计压力和材料性能满足的情况，是绝对安全可靠的。 3． 焊接法兰及连接螺柱校核计算

3．1密封环的有效密封宽度Be及压紧力作用中心圆直径的计算 密封环的基本密封宽度b0因此：

密封环有效密封宽度b=b0 密封环的压紧力作用中心圆直径D

G

=11.11/8=1.389mm＜6.35mm

DG 136.53

mm

3．2密封环的压紧力计算

3．2．1预紧状态下需要的最小垫片压紧力 FG＝3.14*DG*b*y （N） 式中y：密封环比压，（Mpa） 软钢 ：y=150.3（Mpa），

FG=3.14*136.53*1.389*150.3=89499.16 (N) 3．2．2操作状态下所需最小垫片压紧力

FP＝6.28*DG*b*m*P

（mm）

式中m：垫片系数m=6.0 P：设计压力，P=35Mpa

FP=6.28*136.53*1.389*6*35=250097.46 (N) 3．3螺栓需要的最小载荷的计算 3．3．1预紧状态下需要的最小螺栓载荷

Wa

＝FG (N)= 89499.16 (N)

3．3．2操作状态下需要的最小螺柱载荷

WP＝FDJ+FP+FDT (N)

FDJ：垫片处介质作用力，(N)

FDJ

＝0.785*DG2*P

=0.785*136.532*35=512146.11(N)

FDTFDTFDT

：垫片弹性力，(N) ＝ *FDJ， ＝0.2

=0.2*512146.11(N)=102429.22(N)

因此：WP=512146.11+250097.46+102429.22=864672.79(N) 3．4螺栓面积计算

3．4．1预紧状态下螺柱总面积

Aa＝Wa/[ ]b (mm

2

)

[ b]：常温下螺栓材料的许用应力，（Mpa）

按ISO10423有关计算规定，封闭螺柱最大许用抗拉应力[ b]

[ b] 0.83 [ b] 0.83

S

式中 s为螺栓的最小屈服强度，35CrMo材料取720Mpa =0.83*720=597.6Mpa

S

因此：

Aa＝Wa/[ ]b =89499.16N/597.6Mpa=149.76mm2 3．4．2操作状态下螺柱总面积

Ap＝WP/[ ]b

t

t

(mm2)

[ ]b：设计温度下螺栓材料的许用应力，（Mpa）

121℃时，[ ]=[ b]=597.6Mpa

tb

因此：A＝WP/[ ]

p

tb

=864672.79(N)/597.6Mpa=1446.91(mm2) 3．4．3需要的螺柱总面积Am

Am Max(Aa,AP)=1446.91

3．4．4螺柱的实际总面积Ab

22

Ab =8*3.14*27/4=4578.12(mm)

Ab＞Am

因此，8个连接螺柱的强度足够。 3．5螺柱的设计载荷

3．5．1预紧状态下螺栓设计载荷 W=(Am+Ab)*[ b]/2

=(1446.91+4578.12)*597.6/2=1800278.96(N) 3．5．2操作状态下螺栓的设计载荷

W＝WP=864672.79(N) 3．6法兰力矩计算

3．6．1法兰预紧力矩

M

a

＝W*SG

－DG）/2

SG＝（DbDb

：螺栓中心圆直径，（mm）

a

因此：M＝W*SG

=1800278.96(N)*(203.2-136.53)/2=60012299.26N.mm=60012.3N.M 3．6．2法兰操作力矩

MP＝FD*SD+F*ST+FG*SG

FDFD

：作用法兰内径截面上的介质静压轴向力，（N） ＝ *Di2*P/4

Di：法兰内径，（mm）

FTFT

：介质静压总轴向力与作用于法兰内径截面上介质静压轴向力之差， ＝F－FD＝ *（DG2－Di2）* P/4

FG：法兰垫片压紧力，（N）

预紧状态：FG＝W，操作状态：FG＝FP

SDST

＝S+0.5* 1 ＝（S+ 1+SG）/2

－DG）/2

SG＝（Db

3．6．3法兰设计力矩

M

＝Max{Ma*[ ]tf/[ ],MP}

f

[ ]f[ ]f

t

：设计温度下法兰材料的许用应力，（Mpa） ：常温下法兰材料的许用应力，（Mpa）

3．7法兰应力计算 3．7．1轴向应力

H

f

＝f*M0/（ * 12*Di）

：整体法兰颈部应力校正系数 ：参数，按下式计算 ＝ +

＝ /T，T为系数， ＝ *e+1

f

＝ f3/d1

d1＝

h0＝U

UV1

*h0* 12

Di* 1

：系数

V1：整体法兰系数

3．7．2环向应力

T

＝Y*M0/（ f2*Di）－Z* R

Y、Z：系数，

f

：法兰厚度，（mm）

3．7．3径向应力

2

＝（1.33**+1）/（**Di） efR

f

e＝F1/h0，

F1：整体法兰系数，

3．8应力判断条件

H T

≤1.5[ ]tf ≤[ ]tf

t

[ ]≤f R

（ H+ T）≤[ ]tf （ H+ R）≤[ ]tf

附录 参考资料

1．ASME锅炉及压力容器规范，第Ⅷ卷，第二册，1995版，中国石油设备工业协会译。

2．ASME锅炉及压力容器规范，第Ⅱ卷材料，D篇性能，1995版，中国石油设备工业协会译。

3．ISO10423（idtAPI SPEC 6A）井口装置与采油树规范 4．阀门设计，沈阳阀门研究所编。

5．机械设计手册，第三版，第2卷，化学工业出版社，1993第3版。 6．阀门设计手册，杨源泉主编，机械工业出版社，1992年第1版 7．阀门设计手册，陆培文主编，机械工业出版社，2004年第1版