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1、编号：3 103.5Mpa 活动弯头设计计算书1.0概述我公司已经形成节流及压井系统元件批量生产的能力，为保证产品质量，满足用 户需要，降低生产成本，特分别对各类整体接头进行设计 计算。以下对3 1035Mpa 旋转活动弯头各主要尺寸进行计算校核。20活动弯头受内压时危险截面处的强度校核从活动弯头受内压时受力状况分析，如图1所示D1处弯头体截面壁厚最薄，强度最低。我们以活动弯头工作状况最差时来校核该处的强度，工作压力 为P=1035MPa。下面，我们来校核各类活动弯头的危险截面的强度。 ,=在此时用42CrMo 材料制成的弯头体设计许用应力应按API Spec16c （第1版）3.1.1 AS
2、ME方法确定:2S S （即安全系数 m =y材料的机械性能按API Spec 16c （第1版）规范中75K级计算时，钢材的最小屈服强度Sy = 517MPa ；而42CrMo合金钢管的力学性能Sy =930MPa (锻件用合金结构钢GB/T17107-1997 )，大于517MPa，取安全 系数n = 1.5 则2额定工作压力下设计应力S=s=930/1 5=620MPam =Sy3最大许用主薄膜应力St=o 9Sy=558MPa(1) 3活动弯头的强度校核:根据ASME第二册2013版附录5D中公式(5-D.14 )P 2tP”二卅.5* (瞪5+级 2)=2145M PaSt2* 20
3、.2其中：压力P=1035MPa，外径d =1039mm ,内径d =635mm，壁厚t = ( d1 i 1D)/2 = 202mmi(2)计算厚度山亦=97mmPDi实际壁厚为202mm,所以腐蚀裕量足够，强度足够。2 0活动弯头承受拉伸力时应力集中计算:如图1所示，当活动弯头处于工作状时，要受到一轴向拉伸力的作用,不可避免的 要在台肩面R处产生应力集中。当应力集中引起的应力大于 材料屈服极限时，将引起 R处局部屈服，产生裂纹，最后导致断裂。因此，必须计算应力集中对产品的影响。 下面，计算以下当前工作压力P,用42CrMo材料制造的本体应力集中的情况，材料的 屈服极限Sy =930MPa;
4、当 P=1035MPa 时，3 活动弯头的应力集中校核:H=( D2 Dl)/2( 116.28 103.89 ) /2 = 6.195mmH/R=6.195/0.8 = 7.74 ,符合 0.25 H/R .高压活动弯头螺纹抗拉强度校核：1.3F1.3Fc=33.93M PavStE+Ks s 23.1416（2高压活动弯头螺纹剪切强度校核:St = 1-3F = 340.13MPa 3. 1416Kn0.5+ 八t anl4 5（E八 k）n其中：Es:外螺纹的最小中经Ks :外螺纹的最小内径Kn：内螺纹最大内径结论：整体式高压活动弯头螺纹强度符合设计要求。通过以上计算可知，1035 Mpa活动弯头类产品设计是安全的，可靠 的，也是成功的。参考文献：机械设计手册 机械 工业出版 社2004 年8月 出 版；API Spec 16C 节流和压 井系统规 范石油工业 标 准化研究所1993 年 1月29日 翻译出版；ASME 锅 炉 及 压力 容器规范 国际性规范中国 石 化出版社 2004 年7月 出版；ASME压力管道规范B31美国国家标准B313工艺管道；英美螺纹标准 华北 石油管理 局钻井工 艺研究所，1982 年2月
