压井节流管汇设计计算书

JG65/70节流管汇YG65/70压井管汇设计计算书编制审核批准日期设计文件名称设计计算书JLK65/70产品型号、名称JG65/70、YG65/70节流、压井管汇共27页第1页主要技术规范1、额定工作压力70MPA（10000PSI）2、公称通径主通径651MM（29/16）旁通径651MM（29/16）3、额定温度29121（PU）4、适用介质含H2S钻井液5、执行标准SY/T51272002NACEMR0175本设备主要由节流管汇和压井管汇组成节流管汇是由手动平板阀、可调节流阀、固定节流阀、等径三通、变径五通、法兰、连接短节、底座等组成。压井管汇是由手动平板阀、单流阀、法兰、变径五通及底座等组成。本计算书主要对可调节流阀、手动平板阀、连接短节、单流阀及连接螺栓承载能力进行计算，其它零件如等径三通、变径五通、连接法兰、盲板法兰、垫环等均严格按照SY/T51272002NACEMRO175规范进行设计，故不再另行计算。一、可调节流阀技术参数型号JLKY65/70额定工作压力69MPA（10000PSI）工称通径651（29、16）节流孔径30规范级别PSL3性能级别PRI温度级别PU材料级别EE出口连接SY/T51272002栽丝法兰B153（一）、阀体强度校核阀体由中腔和进出口段三部分组成。对该部分进行比较分析进口段内外径之比12076158；出口段内外径之比12065185中腔内外径之比15895166，所以进口段为危险截面，故只需对该处进行强度校核即可。阀体材料35CRMO锻件；热处理类型调质处理197235HB；机械性能抗拉强度B586MPA,屈服强度02414MPAAPI60KA、按美国国家标准，ANSIB1634附录G中关于壁厚的计算公式设计文件名称设计计算书JLK65/70产品型号、名称JG65/70YG65/70节流压井管汇共27页第2页S15C（1）21DNPK式中S计算壁厚（MM）DN内径，DN76MMPN额定工作压力。P69MPAK1壁厚系数，PN50MPA,K110根据APISPEC16C311的规定材料许用应力（MPA）2/3022/3414276MPAC附加裕量C25MM代入公式（1）得SJ1525691027137MMSMIN61022MMSMINS实际壁厚大于计算壁厚，故本体最小壁厚强度足够。B按阀门设计手册进行最小壁厚计算容器类型确定DWDN1207615812故本体属于塑性材料，壁厚容器，应按第四强度理论公式计算SB（2）CP132式中SB计算壁厚（MM）C附加裕量，见表1表1SBCCSBCC5521302610411203301设计文件名称设计计算书JLK65/70产品型号、名称JG65/70YG65/70节流压井管汇共27页第3页材料许用应力02/NN安全系数取2则414/2207（MPA）代入公式（2）得SB20451C取1SB204512145MMSSB实际壁厚大于计算壁厚，故强度足够。（二）、阀杆强度校核材料2CR13；热处理调质处理1822HRC机械性能B655（MPA）,02517MPA（API75K）许用应力2/3022/35173447MPA1阀杆所受力分析阀杆作旋转升降运动，阀杆最大轴向力在关闭时产生QFZQMFQMJQTSINL212474537725151739XSIN17975494（N）QFZ关闭最终时的阀杆总轴向力（N）；QMF密封力，即在密封面上形成密封比压所需的轴向力（N）；QMFDMPBMSIN（1FM/TG）QMF212474NDMP315MM（阀座密封面平均直径）BM85MM（阀座密封面宽度）10（半锥角）QMF（35PN）/（BM/10）1/2（3569）/（85/10）1/2786MPAFM015（锥形密封面摩擦系数）QMJ关闭时作用在阀瓣上的介质作用力（N）；QMJD2MPPN/4X3152X69/4537725NQT阀杆与填料间的摩擦力（N）；QTDFHTTPNX35X20X01X69151739NDF35MM（阀杆直径）HT20MM（填料高度）T01（填料与阀杆的摩擦系数）L阀杆螺母的升角TGL3/305L1792阀杆力矩阀杆的力矩按下式计算MFMFLMFT650433NMM设计文件名称设计计算书JLK65/70产品型号、名称JG65/70YG65/70节流压井管汇共27页第4页MF关闭时阀杆力矩（NMM）MFL关闭时阀杆螺纹摩擦力矩（NMM）MFLQFZRFM75494X513850194NMMRFMDFPTG（LL）/2305XTG（179167）/251MFT阀杆与填料间的摩擦力矩（NMM）MFTQTDFCOSL/2151739X35XCOS179/22654137NMM3阀杆强度校核（1）拉压应力校核拉压应力按下式校核QFZ/A阀杆所受的拉压应力A阀杆的最小截面积AD2/42852/4638MM2QFZ/A75494/6381183MPA固阀杆抗拉压强度足够。（2）扭转剪切应力校核扭转剪切应力按下式校核NM/WNN阀杆所受的扭转剪切应力（MPA）M计算截面处的力矩，等于MFW计算截面的抗扭断面系数（MM3）、对圆形截面W02D34630MM3N材料的许用扭转剪切应力,查阀门设计手册（陆培文）N145MPANM/W650433/463041404MPAN（3）阀杆稳定性计算阀杆细长比计算LF/I阀杆的柔度LF阀杆两支承点间的长度，LF354MMI阀杆的惯性半径（MM），IDF/435/4875阀杆长度系数查表得0707354/875283由表可查得2CR13类材料的细长比（柔度）的下限140，上限781阀杆稳定，故不必进行稳定校核。（三）、三爪螺母强度校核材料35CRMO锻件；热处理类型调质处理197235HB；设计文件名称设计计算书JLK65/70产品型号、名称JG65/70YG65/70节流压井管汇共27页第5页机械性能抗拉强度B586MPA,屈服强度02414MPAAPI60K许用应力2/3022/3414276MPA1三爪螺母的厚度按平顶阀盖厚度计算公式SPCND250SP阀盖计算厚度（MM）D阀盖计算直径D95（MM）PN设计压力PN69MPA许用应力2/3414276MPAC附加裕量C2MMSP952575MMC276950三爪螺母的实际厚度为32MM，大于2575MM，固强度足够。2螺纹强度校核材料许用剪切应力06062761656MPA材料许用抗弯应力W276MPA（1）梯形螺纹剪切应力校核FZ/KZDBZNFZ关闭阀门时三爪螺母所受的总轴向力NFZD2PN/495269/4489087（N）N为有效牙数N58/6277牙取N7RZ载荷系数D/P165/62759RZ056D内螺纹大径（TR1656）、DZ165MMBZ中径牙宽、BZ065P065639MMFZ/KZDZBZN489087/05616539762（MPA）（2）梯形螺纹抗弯强度校核W3FZH1/RZDBZ2NW螺纹承受的弯曲应力（MPA）H1螺纹工作高度H105P0563（MM）W34890873/05616539271424（MPA）SB实际壁厚大于计算壁厚，故本体最小壁厚强度足够。设计文件名称设计计算书PFF65/70产品型号、名称JG65/70YG65/70节流压井管汇共27页第7页2、按阀门设计手册进行最小壁厚计算容器类型确定DWDN22912817912故本体属于塑性材料，壁厚容器，应按第四强度理论公式计算SBCP132式中SB计算壁厚（MM）C附加裕量，见表1材料许用应力02/NN安全系数取2则414/2207（MPA）SBCX169320718SB3441C取1SB3441354实际厚度S（229128）/2505SB实际壁厚大于计算壁厚，故强度足够。（二）、阀杆强度校核材料2CR13；热处理调质处理1822HRC机械性能B655（MPA）,02517MPA（API75K）许用应力2/3022/35173447MPA1阀杆所受力分析阀杆作升降运动，阀杆最大轴向力在关闭时产生QFZQQPQTQFZ关闭最终时的阀杆总轴向力（N）；Q关闭时阀杆密封力（N）；QP介质作用在阀杆上的轴向力（N）；QT阀杆与填料间的摩擦力（N）；QQMJFMQG31096001556310404（N）QMJ关闭时介质的用作力（N）QMJ（DMNBM）2PN/4（6551025）269/4310960（N）DMN655MM（密封面内径）BM1025MM密封面宽度FM01（关闭时密封面间的摩擦系数）QG闸板组件的重量（N）；556N设计文件名称设计计算书PFF65/70产品型号、名称JG65/70YG65/70节流压井管汇共27页第8页QPDF2PN/435269/466386（N）QTDFHTTPNX35X20X01X6915174NHT20MM（填料高度）T01（填料与阀杆的摩擦系数）DF35MM（阀杆直径）QFZQQPQT62136466386151741126004（N）2阀杆力矩阀杆关闭时的力矩按下式计算MFZMFLMG45408152090396635NMMMFZ关闭时阀杆力矩（NMM）MFL关闭时阀杆螺纹的摩擦摩擦力矩（NMM）MFLQFZRFM1126004X316355817NMMMG关闭时推力轴承的摩擦力矩（NMM）MGQFZFGDGP/21126004X001X725/240818NMMFG推力轴承的摩擦系数，FG0005001DGP推力轴承的平均直径，DGP（8560）/2725MM3阀杆强度校核（1）拉压应力校核拉压应力按下式校核QFZ/A阀杆所受的拉压应力A阀杆的最小截面积AD2/4252/4491MM2QFZ/A1126004/4912293MPA固阀杆抗拉压强度足够。（2）扭转剪切应力校核扭转剪切应力按下式校核NM/WNN阀杆所受的扭转剪切应力（MPA）M计算截面处的力矩，等于MFW计算截面的抗扭断面系数（MM3）、对圆形截面W02D33125MM3N材料的许用扭转剪切应力,查阀门设计手册（陆培文）N145MPANM/W1126004/3125127MPAN所以阀杆抗扭转剪切应力足够。（3）阀杆稳定性计算阀杆细长比计算设计文件名称设计计算书PFF65/70产品型号、名称JG65/70YG65/70节流压井管汇共27页第9页LF/I阀杆的柔度LF阀杆两支承点间的长度，LF240MMI阀杆的惯性半径（MM），IDF/425/4625阀杆长度系数查表得0707240/6252688由表可查得2CR13类材料的细长比（柔度）的下限140，上限781阀杆稳定，故不必进行稳定校核。由（1）、（2）、（3）得阀杆强度足够，满足使用要求。（三）阀座密封比压校验材料钴铬钨合金，硬度4450HRC，许用比压Q250MPA，密封类型平行闸板自密封为保证密封面密封，又要保证材料不被挤坏，必须满足下列式QMFSB故闸板抗弯强度足够。（五）阀杆螺母强度校核材料ZCUAL10FE3，机械性能抗拉强度02200MPA许用弯曲应力W02/NN取2，W200/2100MPA材料许用剪切应力060610060MPA材料许用抗弯应力W100MPA1、梯形螺纹剪切应力校核FZ/KZDBZNFZ关闭阀门时阀杆螺母所受的总轴向力N，FZQFZ1126004（N）N为有效牙数N68/6293牙取N9D螺纹大径（TR326）、D32MMBZ中径牙宽、BZ065P065639MMRZ载荷系数D/P32/6538RZ6P/D66/321125FZ/KZDBZN1126004/112532399284（MPA）故阀杆螺母螺纹剪切强度足够。2、梯形螺纹抗弯强度校核W3FZH1/RZDBZ2NW螺纹承受的弯曲应力（MPA）H1螺纹工作高度H105P0563（MM）W311260043/1125323929654（MPA）SP阀盖实际壁厚大于计算壁厚，故阀盖壁厚强度足够。（七）、阀盖螺栓的强度校核材料35CRMO热处理状态调质处理235269HB机械性能02725MPA根据APISPEC6A434的规定许用应力083020837256018MPA螺栓承受的总拉力计算FPNA0FZ总拉力MPAA0承压面积（MM2）A0D2M/41282/412868（MM2）DM承压面直径（MM），DM128（MM）FZ6912868887892N螺栓规格为M273，计算直径为237MM，螺栓数量8根，设计文件名称设计计算书PFF65/70产品型号、名称JG65/70YG65/70节流压井管汇共27页第12页每根螺栓所受的拉力为FZ13FZ/81442825（N）每根螺栓所受的拉应力为FZ/S（MPA）单个螺栓的拉应力MPAS单个螺栓计算面积（MM2）,S2372/4441（MM2）FZ/S1442825/4413272（MPA）SB实际壁厚大于计算壁厚，故本体最小壁厚强度足够。设计文件名称设计计算书PFF52/70产品型号、名称JG65/70YG65/70节流压井管汇共27页第14页2、按阀门设计手册进行最小壁厚计算容器类型确定DWDN19510718212故本体属于塑性材料，壁厚容器，应按第四强度理论公式计算SB（1）CP132式中SB计算壁厚（MM）C附加裕量，见表1材料许用应力02/NN安全系数取2则414/2207（MPA）代入公式（1）得SB292C取2SB29231MMSSB实际壁厚大于计算壁厚，故强度足够。（二）、阀杆强度校核材料2CR13；热处理调质处理1822HRC机械性能B655（MPA）,02517MPA（API75K）许用应力2/3022/35173447MPA2阀杆所受力分析阀杆作升降运动，阀杆最大轴向力在关闭时产生QFZQQPQTQFZ关闭最终时的阀杆总轴向力（N）；Q关闭时阀杆密封力（N）；QP介质作用在阀杆上的轴向力（N）；QT阀杆与填料间的摩擦力（N）；QQMJFMQG196396013419606（N）QMJ关闭时介质的用作力（N）QMJ（DMNBM）2PN/4（52478）269/4196396（N）DMN524MM（密封面内径）BM78MM密封面宽度FM01（关闭时密封面间的摩擦系数）QG闸板组件的重量（N）；34N设计文件名称设计计算书PFF52/70产品型号、名称JG65/70YG65/70节流压井管汇共27页第15页QPDF2PN/428269/442487（N）QTDFHTTPNX28X20X01X6912139NHT20MM（填料高度）T01（填料与阀杆的摩擦系数）DF28MM（阀杆直径）QFZQQPQT19606424871213974232（N）2阀杆力矩阀杆关闭时的力矩按下式计算MFZMFLMG19226122270214531NMMMFZ关闭时阀杆力矩（NMM）MFL关闭时阀杆螺纹的摩擦摩擦力矩（NMM）MFLQFZRFM74232X259192261NMMMG关闭时推力轴承的摩擦力矩（NMM）MGQFZFGDGP/274232X001X60/222270NMMFG推力轴承的摩擦系数，FG0005001DGP推力轴承的平均直径，DGP（7050）/260MM3阀杆强度校核（1）拉压应力校核拉压应力按下式校核QFZ/A阀杆所受的拉压应力A阀杆的最小截面积AD2/42052/4330MM2QFZ/A74232/330225MPA固阀杆抗拉压强度足够。（2）扭转剪切应力校核扭转剪切应力按下式校核NM/WNN阀杆所受的扭转剪切应力（MPA）M计算截面处的力矩，等于MFW计算截面的抗扭断面系数（MM3）、对圆形截面W02D31723MM3N材料的许用扭转剪切应力,查阀门设计手册（陆培文）N145MPANM/W214531/17231245MPAN所以阀杆抗扭转剪切应力足够。（3）阀杆稳定性计算阀杆细长比计算设计文件名称设计计算书PFF52/70产品型号、名称JG65/70YG65/70节流压井管汇共27页第16页LF/I阀杆的柔度LF阀杆两支承点间的长度，LF213MMI阀杆的惯性半径（MM），IDF/4205/45125阀杆长度系数查表得0707213/5125291由表可查得2CR13类材料的细长比（柔度）的下限140，上限781阀杆稳定，故不必进行稳定校核。由（1）、（2）、（3）得阀杆强度足够，满足使用要求。（三）阀座密封比压校验材料钴铬钨合金，硬度4450HRC，许用比压Q250MPA，密封类型平行闸板自密封为保证密封面密封，又要保证材料不被挤坏，必须满足下列式QMFSB故闸板抗弯强度足够。（五）阀杆螺母强度校核材料ZCUAL10FE3，机械性能抗拉强度02200MPA许用弯曲应力W02/NN取2，W200/2100MPA材料许用剪切应力060610060MPA材料许用抗弯应力W100MPA1、梯形螺纹剪切应力校核FZ/KZNAJFZ关闭阀门时阀杆螺母所受的总轴向力N，FZQFZ74232N为有效牙数N51/5282牙取N8AJ单牙螺纹受剪切面积（MM）2AJDBZ263252655MM2D螺纹大径（TR265）、D26MMBZ中径牙宽、BZ065P0655325MMRZ载荷系数D/P26/5528RZ6P/D65/26115FZ/KZNAJ74232/1158240387（MPA）故阀杆螺母螺纹剪切强度足够。2、梯形螺纹抗弯强度校核W3FZH1/RZDBZ2NW螺纹承受的弯曲应力（MPA）H1螺纹工作高度H105P05525（MM）W37423225/1152632528701（MPA）SP阀盖实际壁厚大于计算壁厚，故阀盖壁厚强度足够。（七）、阀盖螺栓的强度校核材料35CRMO热处理状态调质处理235269HB机械性能02725MPA根据APISPEC6A434的规定许用应力083020837256018MPA螺栓承受的总拉力计算FPNA0FZ总拉力MPAA0承压面积（MM2）A0D2M/41072/48992（MM2）DM承压面直径（MM），DM107（MM）FZ698992620448N螺栓规格为M22，计算直径为193MM，螺栓数量8根，设计文件名称设计计算书PFF52/70产品型号、名称JG65/70YG65/70节流压井管汇共27页第19页每根螺栓所受的拉力为FZ13FZ/8100823（N）每根螺栓所受的拉应力为FZ/S（MPA）单个螺栓的拉应力MPAS单个螺栓计算面积（MM2）,S1932/42926（MM2）FZ/S100823/29263446（MPA）SB实际壁厚大于计算壁厚，故本体最小壁厚强度足够。2、按阀门设计手册进行最小壁厚计算容器类型确定DWDN19510718212故本体属于塑性材料，壁厚容器，应按第四强度理论公式计算设计文件名称设计计算书DF65/70产品型号、名称JG65/70YG65/70节流压井管汇共27页第21页SB（1）CPNDN32式中SB计算壁厚（MM）C附加裕量，见表1材料许用应力02/NN安全系数取2则414/2207（MPA）代入公式（1）得SB1213C取3SB1213151MMS255SB实际壁厚大于计算壁厚，故强度足够。（二）、阀盖强度校核材料35CRMO，热处理状态调质处理197235HB机械性能B586MPA,02414MPAAPI60K1阀盖的厚度按平顶阀盖厚度计算公式SPCND250SP阀盖计算厚度（MM）D阀盖计算直径D80（MM）PN设计压力PN69MPA许用应力2/3414276MPAC附加裕量C2MMSP8022MMC276950阀盖的实际厚度为36MM，大于22MM，固强度足够。2阀盖梯形螺纹的强度校核材料许用剪切应力06062761656MPA材料许用抗弯应力W276MPA（1）梯形螺纹剪切应力校核FZ/KZNAJFZ阀盖梯形螺纹所受的轴向力NFZD2PN/480269/4346832（N）设计文件名称设计计算书DF65/70产品型号、名称JG65/70YG65/70节流压井管汇共27页第22页N为有效牙数N36/615牙取N5AJ单牙螺纹受剪切面积（MM）2AJDBZ94391152MM2D外螺纹小径（TR1006）、DZ94MMBZ中径牙宽、BZ065P065639MMKZ载荷系数、D/P100/61679RZ056FZ/KZNAJ346832/056511521075（MPA）（2）梯形螺纹抗弯强度校核W3FZH1/RZDB2NW螺纹承受的弯曲应力（MPA）H1螺纹工作高度H105P0563（MM）B牙根宽度B065P065639（MM）W33468323/056943925248（MPA）SB实际壁厚大于计算壁厚，故本体最小壁厚强度足够。（2）按阀门设计手册进行最小壁厚计算容器类型确定DWDN10052419112故本体属于塑性材料，壁厚容器，应按第四强度理论公式计算SB（1）CPNDN32式中SB计算壁厚（MM）C附加裕量，见表1材料许用应力02/NN安全系数取2则414/2207（MPA）代入公式（1）得设计文件名称设计计算书短节产品型号、名称JG65/70YG65/70节流压井管汇共27页第24页SB1413C取3SB1413171MMS238SB实际壁厚大于计算壁厚，故强度足够。2、连接短节强度校材料35CRMO，热处理状态调质处理197235HB机械性能B586MPA,02414MPAAPI60K受力分析升高由两端法兰和中段三部分组成，两端法兰都严格按APISPEC6A规范设计，故只对中段进行强度校核。（1）按美国国家标准，ANSIB1634附录G中关于壁厚的计算公式SB15C21DNPK式中SB计算壁厚（MM）DN内径，DN65MMPN额定工作压力，P69MPAK1壁厚系数，PN50MPA,K110根据APISPEC16C311的规定材料许用应力（MPA）2/3022/3414276MPAC附加裕量C25MM代入公式得SB15256910275168MMS（120765）/22785（MM）SSB实际壁厚大于计算壁厚，故本体最小壁厚强度足够。（2）按阀门设计手册进行最小壁厚计算容器类型确定DWDN10052419112故本体属于塑性材料，壁厚容器，应按第四强度理论公式计算SB（1）CPND