套管强度校核全解

套管换热器的应力校核

Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ　Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｎｏ．１，２０１４　

套管换热器的应力校核　

陈燕松，孟永彪　

（新疆大学化学化工学院，新疆乌鲁木齐８３００４６）　

摘要：基于材料力学和传热理论，提出对套管换热器用管道应力分析的方法来进行力学校核，其包括内外管一次应力　和二次应力的校核，不仅可以避免套管换热器出现疲劳而损坏，而且在设计中可以判断是否要添加膨胀节，并通过　ＣＡＥＳＥＲⅡ进行验证。　关键字：套管换热器；一次应力；二次应力；ＣＡＥＳＥＲ　ＩＩ　

中图分类号：ＴＥ９３１　文献标识码：Ｂ　文章编号：１　６７２—５４５Ｘ（２０１４）０１—０２６４—０３　

套管换热器由于其结构简单，制造方便，工作适　

应范围大，传热面积增减方便，两侧流体均可提高流　速，使两侧都可有较高的传热系数等优点，在石化装　

置中经常得到使用（如图１所示）。　

图１　常用套管换热器示意图　套管换热器壳程和管程的连接可以分为可拆卸　

和不可拆卸两种，国内设计参照的标准ＳＨ／Ｔ一２０００　《石油化工钢制套管换热器设计规范》ｌ１１，而且标准也　相对滞后，标准中并没有给出套管换热器的校核方　

法，只是粗略的说明了设计和制造的要求以及设计　的压力范围，等等，并没有给出计算的理论依据，也　没有给出套管换热器在什么情况下需要加膨胀节。　

现在对于套管换热器的设计现在还是采用的“各管　

各”的设计原￣，ｌＪ［２１，即分别按照各自腔的设计压力和　工况确定各自的原件的厚度和失稳校核，用ＰＶｅｌｉｔｅ　进行计算是可以通过的，但是计算中在并没有考虑　工况下高温时内外管的相互影响，导致近十年国内　外油气田出现大量的套管换热器的损坏，说明以前　设计的套管换热器忽视了热膨胀的影响，出现了疲　劳破坏。然而工程中对设计套管换热器的这种应力　

校核也没有提出详细的计算方法。　本文就是针对套管换热器出现的疲劳破坏，吸　取了管道应力校核的经验，对套管换热器进行了校　核，避免装置运行时管道出现疲劳破坏，并用　

顶管穿越公路铁路用套管强度计算与校核

蒋庆梅;张小强

【期刊名称】《施工技术》

【年(卷),期】2015(0)S1

【摘要】针对国内外公路、铁路常用的顶钢筋混凝土套管穿越方式,给出了顶管穿越时需要考虑的荷载类型,详细介绍了顶管穿越公路、铁路时,采用的不同套管强度计算与校核方法,从而校核所选套管是否足够安全,强度是否能够满足工程需要,保证施工安全性。

【总页数】3页(P383-385)

【关键词】顶管穿越;荷载;套管强度校核

【作者】蒋庆梅;张小强

【作者单位】中国石油天然气管道工程有限公司线路室

【正文语种】中文

【中图分类】U175.5

【相关文献】

1.煤矿瓦斯抽排井套管强度校核计算方法探讨 [J], 耿建国;彭桂湘;袁志坚;李云峰;熊亮

2.端焊式套管换热器的强度计算及稳定性校核 [J], 徐小龙;谢智刚;段瑞;张迎恺

3.顶管穿越套管荷载计算 [J], 刘钰 4.管道穿越铁路和公路是否需要套管 [J], 罗付绪

5.顶管穿越套管荷载计算 [J], 刘钰

因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买

射孔过程中套管强度分析赵友红

发布时间：2023-05-27T02:44:11.653Z 来源：《中国科技信息》2023年6期作者：赵友红

[导读] 目前，石油钻井过程中，射孔完井已经作为完井方式中的较常用的一种。油气井射孔的主要作用是建立井眼与储层的油气流通通道，便于储层的流体流入井筒，最终流向地面。

中石化江汉石油工程有限公司钻井二公司湖北武汉 430074

摘要：目前，石油钻井过程中，射孔完井已经作为完井方式中的较常用的一种。油气井射孔的主要作用是建立井眼与储层的油气流通

通道，便于储层的流体流入井筒，最终流向地面。射孔作业时射孔弹在爆炸的瞬间产生极大的射流速度并产生上万度的高温，套管不可避

免会产生一定的损坏，损坏的形式包括套管变形、出现裂纹等，套管的完整性失效问题严重威胁着后续的安全生产。针对此问题，本文主

要研究了射孔作业时套管强度分析的研究。

关键词：地层；射孔参数；套管强度

1.背景

在整个射孔的过程中，射孔弹的爆炸产生的能量穿透套管进入储层，进一步在储层中开辟裂缝，建立储层-井筒之间的油气流通通道。

通过调研生产数据表明，射孔的过程中会对套管强度，裂纹，腐蚀等产生较大的影响，目前射孔过程中造成的套管损坏占整个套管损坏的

比重较大，严重的影响钻井施工进程，增加了钻井成本，所以目前在射孔对套管的损坏的影响研究越来越多，减少套管损坏有利于快速提

升钻井技术的发展。射孔弹在爆炸的瞬间产生极大的射流速度，高达7000～9000m/s，同时产生100000C的高温，形成极大的压力脉冲，对

套管的强度安全产生较大的影响，目前对套管在压力脉动作用下的动地应力释放机理和套管安全强度影响尚有待深入研究。通过研究在不

同的射孔方式、参数的条件下对套管强度的影响分析，探索在不同的射孔参数条件下射孔对套管强度的影响。

2.射孔作业下套管强度计算

当前，研究射孔过程中套管强度影响，由于套管埋藏较深，套管强度的影响因素较多，各因素之间的关联与相互作用复杂，假若只考

大型导管架分片吊装用管式吊点设计与强度校核

导管架是指用于支撑和固定管道的结构设备，其主要功能是保障管道运行安全、稳定。在大型导管架的吊装过程中，需要采用管式吊点进行悬挂，并对管式吊点进行设计和强度校核，以确保吊装过程安全可靠。本文将针对大型导管架的分片吊装用管式吊点进行设计与强度校核。

一、管式吊点设计

1.管式吊点结构设计：

管式吊点主要由吊钩、调节螺栓、吊管和连接器组成。吊管通常采用钢管或者型钢制作，具有较强的承载能力和刚度。连接器通常采用高强度钢板焊接而成，以确保吊装过程中的连接牢固可靠。吊管与连接器之间通过调节螺栓进行连接，方便进行调节，适应不同的吊装高度。

2.管式吊点制作和安装要求：

（1）吊管应采用优质碳素结构钢或优质合金结构钢制作，具有较高的强度和韧性，以确保承载能力和使用寿命；

（2）吊管和连接器之间的焊接应符合相关焊接标准要求，并进行必要的无损检测，确保焊接质量达标；

（3）吊管和连接器的表面处理应采用防锈、防腐处理，以延长使用寿命；

（4）吊管的长度和直径应根据具体吊装需求确定，保证吊装过程安全可靠。

二、管式吊点强度校核 1.管式吊点的受力分析：

（1）管式吊点在吊装过程中承受的主要力学作用包括拉力、压力和弯矩。拉力主要由吊重引起，压力主要由吊管自重和外载引起，弯矩主要由吊管自重引起；

（2）管式吊点受力情况复杂，需综合考虑不同方向上的受力情况，确定各部件的受力分布和大小。

2.管式吊点的强度校核：

（1）强度校核的基本原理是保证吊点在工作状态下不会发生破坏，同时满足设计要求的安全系数要求；

（2）校核过程中需要考虑各部件的材料强度、连接方式、焊接质量等因素，综合考虑各种受力情况下的强度需求。

3.管式吊点的强度校核步骤：

（1）确定吊点受力情况，包括拉力、压力和弯矩的大小和方向；

（2）计算各部件的受力情况，确定吊点各部件的受力分布和大小；

（3）根据吊点结构特点和受力情况，采用合适的强度校核方法，计算吊点的强度需求；

椭圆钻杆强度校核

钻杆连接如下，套管一端与连接杆热压连接成总成，总成之间用限位螺栓连接：

上图中：

外面套管材料为优质碳素结构钢（45#），

抗拉强度δb≥600Mpa，屈服强度δs≥355Mpa，

弹性模量E=200～220Gpa，泊松比μ=0.24～028；

里面连接杆材料为球墨铸铁（QT500-7），

抗拉强度δb≥500Mpa，屈服强度δs≥320Mpa，

弹性模量E=151～160Gpa，泊松比μ=0.25～029；

限位螺栓材料为合金结构钢（35CrMo），

抗拉强度δb≥985Mpa，屈服强度δs≥835Mpa，

弹性模量E=210Gpa，泊松比μ=0.25～0.3；

一、螺栓强度分析

用Ansys仿真模拟，螺栓与套管螺纹连接，假设刚性，沿套管轴向加力，受力如下图：

可知，当施加力达到65748N（约6.6T）时，螺栓达到屈服极限835Mpa，如图中螺栓根部（红色部分）。

二、套管扭矩分析

假设连接杆固定，对套管施加扭矩，受力如下图：

可知，当施加扭矩达到636201N.m时，螺栓达到屈服极限355Mpa，如图中钻杆螺栓孔根部（红色部分）。

浅析闭式压力机套筒联轴器强度校核的计算

第58卷1研究背景闭式压力机套筒联轴器是利用公用套筒袁并通过平键尧花键等刚性联接件袁以实现两根轴的连接袁实现了扭矩的传递和共同旋转运动遥套筒联轴器的结构简单袁制造方便袁成本较低袁装拆和维护都比较方便袁仅需对轴做轴向移动即可完成拆卸遥此结构广泛应用于闭式压力机的设计袁如气垫调节机构电机与蜗杆连接尧移动工作台及滑块传动轴连接遥本文运用案例完成了套筒联轴器扭矩计算的一种简便的计算方法遥2案例分析图1所示为双点闭式压力机滑块调节机构的一种形式袁减速机的最大总输出扭矩为1400N窑m渊假设扭矩平均分配至滑块左右两处调节机构冤袁套筒及轴尺寸如图1所示袁材质均为45钢袁选用单键键槽袁平键18伊100\GB/T1096-2003渊所需计算尺寸见表1冤遥校核该套筒允许传递最大扭矩袁判断该套联轴器是否合格袁如不合格提出优化设计方案遥啄=2Tk伊l伊d渊1冤式中院T为传递扭矩曰k为键与毂键槽接触高度,可取0.4h曰l为键的工作长度曰d为连接轴轴径遥此工况下键尧轴尧毂三者最弱材料的许用挤压应力100MPa遥键与毂键槽接触高度院k=0.4h=0.4伊11=4.4渊mm冤平键的工作长度院l=100-18=82渊mm冤传递扭矩院T=100伊1000000伊0.0044伊0.082伊0.062=1082.4渊N窑m冤收稿日期院2023-01-16曰修订日期院2023-02-24作者简介院徐敏渊1981要冤袁女袁工程师遥E-mail:153858129@qq.

com浅析闭式压力机套筒联轴器强度校核的计算徐敏袁张锦义袁王福娣袁佘宽袁梅锦勇袁徐惠渊扬力集团股份有限公司袁江苏扬州225127冤摘要院主要介绍闭式单动双点压力机滑块装模高度调节机构传动轴上的筒式联轴器扭矩的计算方法袁进行强度校核袁并判断联轴器选用是否合格遥关键词院闭式单动双点压力机曰调节机构的传动轴曰筒式联轴器中图分类号院TG315.5文献标识码院BDOI院10.16316/j.issn.1672-0121.2023.03.009文章编号院1672-0121渊2023冤03-0044-01583Vol.58No.3CHINAMETALFORMINGEQUIPMENT&MANUFACTURINGTECHNOLOGY20236Jun.2023图1220100100124RR表144--Copyright©博看网. All Rights Reserved. 第3期

无缝套管244.48-8.94mmR2J55LC强度校核(下深2000m)详解

套管米密度（kg/m）53.57套管外径dco（cm）24.45套管下深m1600.00

套管名义重力q（N/m）525.52套管横截面积Ac（cm2）66.23井口处套管承受的自重产生的轴向拉力（KN）840.83

套管钢材密度ρa（g/cm3）8.09井斜角变化率（°/25）0抗拉安全系数（1.60-2.00）2.00

钻井液最大密度ρdmax（g/cm3）1.2管内水泥浆高度（m）1360浮力系数KB0.86

钻井液最小密度ρ

dmin（g/cm3）1.08水泥浆密度（g/cm3）1.91套管弯曲引起的附加应力KN0.00

套管内径dcin（cm）22.66螺纹连接处抗拉强度（KN）2015套管内注水泥引起的附加应力KN（考虑钻井液浮力）535.54

不考虑钻井液浮力考虑钻井液浮力084172620150.013.90.005081570420150.913.90.4210078868120151.913.90.8415076265820152.813.91.2720073663620153.713.91.6925070961320154.713.92.1130068359020155.613.92.5335065756820156.613.92.9540063154520157.513.93.3745060452220158.413.93.8050057849920159.413.94.22550552477201510.313.94.64600526454201511.213.95.06650499431201512.213.95.48700473409201513.113.95.91750447386201514.113.96.33800420363201515.013.96.75850394341201515.913.97.17900368318201516.913.97.59井深对应的轴向拉力井深m抗拉强度KN理论计算

压力管道强度理论及校核

实际工程中，很少有管子仅承受单一的拉压、剪切、扭转或弯曲载荷，而多是两种或多种载荷同时作用，这样就使得应力的求解变得复杂起来。与简单的拉压、剪切、扭转和弯曲相比，它的难点主要是表现在以下两个方面：其一是管子中各点的应力求解困难。此时因涉及的未知变量较多，建立的相应静力平衡方程、物理方程和几何方程较多，求解这些方程的计算工作十分浩繁;其二是管子中的各点可能同时承受三个方向的主应力和六个面上的剪应力，这些应力对材料的强度都将产生影响。此时如何建立与许多应力有关的强度校核公式是十分棘手的，它既不能象简单变形形式那样用单一的强度指标进行判断，又不能对各个应力分别施以判断，这样做也是不现实的。

下面就针对上述两个问题的解决方法进行介绍。

(一)复杂应力状态下的应力求解

对于几何形状比较规则的管子，无论它受力多么复杂，都可以按前面所介绍的步骤和方法进行求解。即首先从管子中取一微元，然后根据受力情况、几何形状、边界条件等分别建立其静力平衡方程、物理方程和几何方程，然后联解方程。

复杂应力状态下的静力平衡方程、物理方程和几何方程型式如下：

1、静力平衡方程： ΣFx=0; ΣFy=0; ΣFz=0

ΣMx=0; Σmy=o; ΣMz=0

2、物理方程：

3、几何方程：

很显然，对于空间几何形状、受力和边界条件复杂的管道系统，要想对每个管道元件建立并求解上面的联合方程确实不是一件容易的事。但随着电子计算机的应用，这样的计算就不再是难事了。事实上，目前计算机已广泛应用于这类问题的计算。

对于形状不规则的管道元件，尤其是管道元件局部形状不规则时(如三通分支的根部、对焊法兰颈部弯曲过渡处等)，有时很难通过其平衡方程、物理方程和几何方程求出能满足边界条件的方程解，也就是说其应力将无法通过方程进行求解，此时往往作出一些假设，或根据试验找出一些修正系数来简化计算，从而求出一些工程上尚可使用的近似解。值得一提的是，随着有限元技术的发展，它在求解复杂情况下的应力分析计算中得到了应用。有限元法是借助于固体变形力学(主要是结构力学和弹性力学)的一些基本原理，通过对被研究体的离散化，将弹性力学的微分(偏微分)求解问题转化为求解大量线性代数方程组的问题，从而得出各点应力的近似解。由于电子计算机的广泛应用，使得大量的线性代数方程组的求解已变得十分容易，故有限元法在工程上的应用正日趋广泛，并且目前已经出现了许多相关的应用程序，有兴趣的读者可查阅有关文献或专著，在此不再赘述。