美国石油学会 API Spec 8C,2012,第五版
3.1.3 设计安全系数design safety factor
阐明材料最大许用应力与要求的最小屈服强度间保持某一安全余度的系数。 3.1.4 设计验证试验design verification test 为验证所采用的设计计算完整性而进行的试验。 3.1.5 动载荷dynamic load
因加速度施加在设备上的载荷。 3.1.6 等效圆equivalent round
一种适用于各种形状截面与圆钢相比较的标准,用以测定低合金钢和马氏体抗蚀钢热处理时的硬化特性效果。
3.1.7 相同设计的概念identical design concept
一族零件的特性,族中所有零件承载主载荷的部位均有类似的几何形状。 3.1.8 线性显示linear indication
无损检验检查出的长度最少是宽度三倍的显示。 3.1.9 额定载荷load rating
施加在设备上的最大工作载荷,包括静载荷和动载荷。
注:额定载荷在数值上相当于设计载荷。
3.1.10 最大许用应力maximum allowable stress 规定的最小屈服强度除以设计安全系数。 3.1.11 主载荷primary load
设备在工作中所承受的轴向载荷。 3.1.12 承受主载荷的零件primary-load-carrying component 设备上承受主载荷的零件。 3.1.13 产品规范等级product specification level
对设备中承受主载荷的零件实施材料和工艺控制的程度。
注:两个产品规范等级分别表示为PSL 1和PSL 2。 3.1.14 保证载荷试验proof load test 为验证设备额定载荷进行的产品载荷试验。 3.1.15 修补repair
在新设备制造过程中,清除零件或部件上的缺陷,并用焊接方法进行修补。
注:本标准中所指的“修补”一词,仅适用于在新设备制造过程中对材料缺陷的修补。
3.1.16 圆形显示rounded indication
无损检验检验出来的圆形或椭圆形显示,其长度小于宽度的三倍。 3.1.17 安全工作载荷safe working load 设计载荷减去动载荷。 3.1.18 尺寸等级size class
最大额定载荷相同、尺寸可以互换的设备的识别代号。 3.1.19 尺寸范围size range 组件所包括的管直径范围。 3.1.20 特殊工艺special process
可能改变或影响设备所用材料的力学性能(包括韧性)的操作。 3.1.21 试验产品test unit
设计验证试验所用的样机。
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API Specification 8C 美国石油学会
3.2 缩写术语
本标准所用的缩写术语如下: ER HAZ PSL NDE PLC PWHT
等效圆
热影响区(HAZ) 产品规范等级 无损检验 主载荷条件
焊后热处理(PWHT)
4 4.1
设计 概述
提升设备的设计、制造和试验,应(shall)使其在各方面符合其预期用途。设备应(shall)能安全地传递其预定载荷。设备应(shall)设计简单、操作安全。
4.2
设计条件
下列设计条件应适用:
a) 设备操作者应(shall)负责确定所有提升作业中的安全工作载荷; b) 除非已采用SR 2补充要求(见A.3),否则,设计及最低工作温度应(shall)为-20oC (- 4o F)。
注意:设备最好不要在低于-20oC (-4o F)的温度下满额定负荷运行,除非使用的材料确实符合更低设计温度的韧性要求。
4.3 强度分析
4.3.1 概述
4.3.1.1 设备的设计分析应(shall)说明过度屈服、疲劳和扭曲等几种可能的失效形式。
4.3.1.2 强度分析通常以弹性理论为基础,然而在合适的时候也可采用极限强度(塑性)分析。还可结
合解析法使用有限元分析法。
4.3.1.3 凡会影响设计的力均应(shall)考虑。对每个所考虑的横截面,应(shall)使用最不利的施力
组合、施力点及施力方向。
4.3.2 简化的假设
应力分布和应力集中可采用简化假设,如果这些假设符合公认的作法,或是依据丰富的经验或综合性试验而得出的。 4.3.3 经验关系式
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美国石油学会 API Spec 8C,2012,第五版
只要验证零件内部应力的应变仪试验结果能够证明经验关系式,就可用经验关系式代替分析。 若设备或零件不允许使用应变仪器验证其设计,则应(shall)按§5.5的试验来评定。 4.3.4 等效应力
强度分析应(shall)基于弹性理论。根据冯·米赛斯·亨基(Von.Mises-Hencky)理论,由设计载荷引起的名义等效应力不应(shall not)超过按等式(1)计算的最大许用应力ASmax, ASmax?YSmin (1) SFD式中:
YSmin为规定的最小屈服强度; SFD 为设计安全系数。 4.3.5 极限强度(塑性)分析
4.3.5.1 极限强度(塑性)分析可以在下列任何一种情况下进行:
a) 接触区域
b) 由零件几何形状引起的局部高应力集中区域及断面平均应力小于或等于§4.3.4规定的最大许
用应力的其他高应力梯度区域。
在该区域,弹性分析应适用于所有低于平均应力的应力值。
4.3.5.2 关于塑性分析,§4.3.4规定的等效应力不应(shall not)超过按等式(2)计算的最大的许用应
力。
ASmax?TSmin (2) SFD式中 TSmin为规定的最小极限拉力强度; SFD为设计安全系数。 4.3.6 稳定性分析
稳定性分析应(shall)根据公认的屈曲理论进行。 4.3.7 疲劳分析
除非另有协定,否则,疲劳分析应(shall)以不少于20年期限为基础。 疲劳分析应(shall)按公认的理论进行。可采用参考文献[2]规定的方法。 4.3.8 旋转台肩式连接 4.3.8.1 设计验证
API旋转台肩式连接免除§5.3.2所述的设计验证试验。
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API Specification 8C 美国石油学会
4.3.8.2 仅承受钻柱载荷的旋转台肩式连接
仅承受钻柱载荷的旋转台肩式连接应按规范API 7-1及API 7-2设计。 4.3.8.3 承受提升载荷(钻柱载荷除外)的旋转台肩式连接
承受提升载荷(钻柱载荷除外)(如隔水管或套管送入)的API旋转台肩式连接(RSC)的额定值应按本章节确定。制造厂应提供推荐的上紧力矩(MUT)范围,超过该范围时,应采用旋转台肩式连接拉伸载荷额定值。
对于任何API旋转台肩式连接,应按下列公式计算额定值(拉伸区域的位置见图1): 拉伸载荷额定值(外螺纹),国际单位制,kN = (YSmin)(Ap)/(SFD×1000) 拉伸载荷额定值(内螺纹),国际单位制,kN = (YSmin)(Abt)/(SFD×1000) 或,
拉伸载荷额定值(外螺纹),美国惯用单位制,短吨 = (YSmin)(Ap)/(SFD×2) 拉伸载荷额定值(内螺纹),美国惯用单位制,短吨 = (YSmin)(Abt)/(SFD×2) 式中,
YSmin是规定的最小屈服强度,MPa (ksi); SFD 为设计安全系数(见§4.7)
Ap 为按下列公式确定的外螺纹横截面积:
Ap?或
???C?B?4?D42SRG2?ID2mm2in.2,无应力释放槽(见API 7-2,图1)。
?????Ap???ID2mm2in.2,有应力释放槽(见API 7-2,图9);
?Abt 为按下列公式确定的内螺纹横截面积。
Abt???OD422?DCBmm2in.2,无应力释放槽,有或无后孔应力释放槽(见API 7-2,图2和图8);
???本标准为翻译稿,仅供使用人员阅读原文时参考,不作为设计、制造、检验的依据。使用者应以英文原文为准。
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