Демонтаж бетона: rezkabetona.su

Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 [ 6 ] 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72

У "" составляет укорочение трубопровода вследствие того, что t

в его Степках под влиянием внутреннего давления возникли кольцевые напряжения окц аналогично тому, как в стержне при его растяжении на величину епр возникают поперечные деформации епоп = = р.епр (р. - коэффициент Пуассона, равный для стали около 0,3).

При отсутствии продольных деформаций, т. е. при защемлении концов открытого строго прямолинейного участка трубопровода, когда бпр. р = О, от внутреннего давления возникают растягивающие

напряжения, соответствующие деформации сжатия - равные

Опр. р = !сг„ц = 0,3 Окц = 0,15 -

(2. 34)

При отсутствии продольных деформаций в изогнутом открытом участке трубопровода с защемленными концами, когда епр. р = 0, при стрелке изгиба больше £>в возникают сжимающие напряжения,

соответствующие продольной деформации Епр. р = , равные

Опр. р = - 0,2 Окц = - 0,1

(2.35)

От изменения температуры стенок труб возникают продольные деформации трубопровода

е( = аДг, (2.36)

где а - коэффициент линейного расширения (для стали равный 0,000012); At - расчетный перепад температуры, обычно принимаемый для надземных трубопроводов равным ± 50° С. Для районов с расчетной температурой воздуха fp ниже -40° С или выше -f 40° С значение температурного перепада принимается Af = 10 -- ip.

На участках трубопроводов, расположенных на расстоянии до 25 км от компрессорных станций со стороны высокого давления, при назначении расчетного температурного перепада учитывают нагрев трубопровода транспортируемым продуктом.

При отсутствии продольных деформаций в прямолинейном трубопроводе (с защемленными концами) от изменения температуры стенок труб возникают продольные растягивающие напряжения при понижеппп температуры и сжимающие - при повышении температуры:

Ot = EaM = ±25,2At. (2.37)

При расчете па температурные деформации коэффициент перегрузки принимают равным единице.

Расчетные сочетания нагрузок

При расчете трубопроводов сочетания нагрузок и воздействий пр11ннмают в наиболее невыгодных комбииацЬях для всего сооружения в целом и отдельных его элементов.

У надземных трубопроводов в основное сочетание (с = 1) включают: собственный вес трубопровода, вес изоляции и обустройств, вес настила, перил и других элементов конструкции, вес транспортируемого продукта, эксплуатационные нагрузки, продольные усилия от внутреннего давления транспортируемого продукта, а также температурные воздействия. В дополнительное сочетание (с = 0,9) входят нагрузки основного сочетания с добавлением нагрузок от обледенения или снега, ветровой нагрузки и монтажных нагрузок на период строительства. Особое сочетание (с = 0,8) состоит из нагрузок основного сочетания, снеговой нагрузки или нагрузки от обледенения и сейсмических нагрузок. Коэффициент сочетания (с = 0,9 или 0,8) вводят только в кратковременно действующие нагрузки. При учете временных эксплуатационных нагрузок можно не учитывать ветровую нагрузку и обледенение и принимать лишь 0,5 от веса снеговой нагрузки.

Расчетная нагрузка от основного сочетания:

для газопровода

для продуктопровода

11 = /тр -f- 9доп + прод,

(2.38)

(2. 39)

Суммируя вертикальные нагрузки с горизонтальной - ветровой - получим расчетную нагрузку от дополнительного сочетания: для газопроводов

Чг = V(9тр 4-9доп -Ь 9газ +0,9 9лед) + 0,81 ; (2. 40)

для продуктопровода

Ч1 = К(9тр+9доп-Ь9прод + 0,9 9лeд)--f 0,81 ql. (2.41)

Как показывают расчеты, при определении расчетной нагрузки от~д6полнительного сочетания для трубопроводов из труб диаметром от 219 до 1420 мм влияние ветровой нагрузки очень невелико и может не учитываться.

Дополнительное сочетание нагрузок для трубопроводов, как правило, является наиболее невыгодным, т. е. расчетным. Основное сочетание может оказаться более неблагоприятным, чем дополнительное, при опрессовке трубопроводов водой.

Расчетную вертикальную нагрузку определяют по формулам:

для газопровода

9г = 9тр -Ь 9доп -Ь «Угаз -Ь 0,9 9лел; (2. 42)

для продуктопровода

= 9тр Л- 7доп + 5проа + 0,9 (7лед.

(2. 43) 41



§ 3. РАСЧЕТНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ТРУБОПРОВОДОВ

Расчет трубопроводов, как п других металлических коиструк-цип, производят по предельным состояниям, но он имеет свои особенности.

Большинство строительных конструкции не может эксплуатироваться после достижения продела текучести металла, так как или разрушается, или получает недопустимо большие деформации.

В трубопроводах, находящихся в грунте, при достижении металлом стенок труб предела текучести возможность эксплуатации не прекращается, и поэтому будет неправильно предел текучести принимать за нормативное сопротивление. Эксплуатация трубопроводов прекращается лишь после их разрыва с достижением металлом труб временного сопротивления (предела прочности).

Расчет трубопроводов исходя из предела текучести производили в течение ряда лет, следуя общей методике расчета стальных конструкций по предельным состояниям, поскольку последняя еще только завоевывала свои права и не было еще выработано надлежащих расчетных коэффициентов. И если вначале такая методика расчета по сравнению с методикой расчета по допускаемым напряжениям была прогрессивной, то в настоящее время в отдельных случаях она стала приводить к неправильным результатам.

При расчете труб исходя из предела текучести толщина стенки получается меньше с увеличением последнего. Но, как известно, предел текучести можно повысить искусственно путем вытяжки металла в холодном состоянии. Вытяжку труб, так называемое «экс-панд[1ровапие», стали производить на новых трубных заводах, причем ие только в небольших пределах с целью исправления формы труб, но и до значительной величины, в среднем по периметру на 2,5-3%. При такой величине средних кольцевых деформаций местные деформации в трубах, где толщина стеики была наименьшей, достигали 4-6%, что приводило к ухудшению пластических свойств металла. Получалось, что при экспандировании качество труб снижалось, а толщина их стенки, получаемая по расчету, уменьшалась.

Сппи<епие величины экспандироватпш труб до 1 -1,5% повысило их пластическпе свойства, но одновременно снизило предел текучести. Возникло противоречие: трубы стали лучше, а толщину стенки исходя из расчета по пределу текучести требовалось увеличить.

Определение толщины стенки труб, основанное на фактическом их предельном состоянии, определяемом временным сопротивлением металла труб, исключает это противоречие и устраняет ненужное стремление к повышению предела текучести, что часто влечет за собой снижение пластических свойств металла. Последнее же может привести к хрупкому разрушению металла труб при сравнительно низких растягивающих напряжениях.

В настоящее время расчет трубопроводов на прочность производят в соответствии со «Строительными нормами и правилами СНиП П-Д. 10-62 «Магистральные трубопроводы - нормы проектирова-

нпя»>. Расчет производят по методу предельных состояний. Для 1метал-личсских трубопроводов устанавливают предельные состояния, определяемые несущей способностью трубопровода. Толщину стенки труб назначают на основании их расчета па разрыв от воздействия внутреннего давления с проверкой против развития чрезмерных пластических деформаций.

Прп надземной прокладке трубопроводов, когда трубы работают на поперечный изгиб, осевое сжатие или растяжение, предельное состояние определяется пределодг текучести.

Для Газопроводов, прокладываемых через реки, озера, пруды, болота и заливаемые поймы кроме того устанавливают предельное состояние на устойчивость против всплытия трубопровода.

Соединение труб осуществляют сваркой встык, при этом сварной шов должен обладать прочностью не меньшей, чем сами трубы.

Для магистральных трубопроводов, отводов от них и про.мысло-вых трубопроводов применяются как сварные, так и бесшовные трубы из малоуглеродистых и низколегированных сталей. Вид труб и марки сталей назначают исходя из условий эксплуатации, технико-экономических показателей строительства трубопровода и стремления к минимальному расходу металла.

Применяемые для трубопроводов стали должны быть хорошего качества. Учитывая это, к трубам предъявляют следующие основные требования: предел текучести металла в трубах, как правило, дол-;кен быть не более 0,8 временного сопротивления. Нижнее значение предела текучести устанавливают 0,65 от браковочного значения временного сопротивления; относительное удлинение прп разрыве на стандартных коротких (пятикратных) образцах должно быть не менее 20% и на длинных (десятикратных) не менее 18%; минимальную ударную вязкость стали при температуре минус 40° С принимают в 3 кГ-м1см на образцах 10 X 10 X 55 мм и не менее 4 кГ-м/см па образцах 10 X 5 X 55 мм; сталь должна хорошо свариваться методами дуговой и стыковой контактпой сварки.

Толщина стенки труб определяется работой трубопровода в плоскостях поперечных сечений. Расчетным сочетанием нагрузок является действие внутреннего давления при отсутствии внешних нагрузок. При расчете трубопроводов на внутреннее давление не учитывается влияние овальности труб, поскольку овальность труб практически не отражается на их пределе прочности, не учитывается и наличие внешних нагрузок; так как они не сниж-ают прочности трубопровода, их влияние не велико и ие постоянно по дл1П1е трубопровода. Наличие в металле труб сложно-нанряяенного состояния почти всегда не снижает, а повышает прочность, но его влияние не одинаково на различных участках трубопровода.

Проверка труб на смятие под воздействием внешних нагрузок, а также при наличии вакуума обычно ие требуется, поскольку указаниями по расчету трубопроводов лнипхмальная толщина стенки устанавливается из условий производства работ в 1/120 величины диаметра труб и не менее 4 мм. В табл. 2. 3 приведены геометрические



Таблица 2- 3

Геометрические характеристики сечений и веса 1 труб

111)одолжение табл. 2- 3

Диаметр, мм

наружный £>„

внутренний В„„

Толщина стенки 6, мм

209 207 205 203 201

263 261 259 257 255 254 253

315 313 311

307 306 305 303 301

365 363 361 359 357 355 353

5 6 7 8 9

5 6 7 8 9

9,5 10

Сечение F,

С.112

Момент инерции /,

33,6 40,1 46,6 53,0 59,4

1926 2 279 2 623

2 956

3 280

Момент сопротивления

176 208 240 270 299

Радиус инерции

42,1 50,3 58,5 66,6 74,6 78,6 82,6

5 6 7 8 9

9,5 10 И 12

50,2 60,1 69,9 79,7 89,3 94,2 99

3 781

9,48

33,0

4 489

9,45

39,5

5 177

9,41

45,9

5 853

9,37

52,3

6 512

9,34

58,6

6 836

9,32

61,7

7 157

9,31

64,8

6 442

7 652 8847

10 010 И 160 11730

12 290

13 390

14 470

6 7 8 9 10 11 12

69,9 81,3 92,7

12 070

13 890 15 820 17 600 19 4.10

21 200

22 940

396 471 544 616 687 722 756 824 891

640 737 839 934 1031 1 125 1 217

7,57 7,53 7,50 7,47 7,43

11,3 11,3 11,2 11,2 11,2 11,2 11,1 11,1 11,1

13,2 •13,1 13,1 13,0 13,0 13,0 12,9

Вес 1 м труб, кг

26,4 31,5 36,6 41,6 46,6

39,4 47,2 54,8 62,5 70,1 73,9 77,7 85,2 92,6

54,9 63,8 72,8 81,6 90,5 99,3 108

17 460

14,9

20310

14,9

72,2

22 960

1078

14,8

82,4

25 650

1204

14,7

92,5

28 290

1328

14,7

30 900

1451

14,7

33 470

1 572

14,6

Диаметр, мм

Толщина

Сечение,

Момент

Момент

Радмус

сопроти-

инерции г, см

наруж-

BHvTpen-

стенки 6, мм

c.h2

инерции /.

вления W,

1 м труб,

кг

ный Bjj

Н..П

88,9

24 910

1042

16,7

69,8

28 730

1202

16,6

81,6

32 730

1 369

16,6

92,6

36 480

1526

16,6

40 280

1685

16,6

44 030

1 842

16,5

47 730

1997

16,5

98,5

33 690

1 274

18,5

77,3

39 180

1481

18,5

90,3

44 370 .

1673

18,4

49 720

TS80

18,4

54 930 -

2 077

18,4

60 080

2 272

18,3

65 170

2 464

18,3

70 200

2 654

18,2

75 170

2 842

18,2

57 360

1821

22,1

91,8

66 700

2117

22,1

107,6

75 620

2400

22,0

84 680

2 688

21,9

93 640

2 973

21,9

102 500

3 254

21,9

111300

3 533

21,8

120 000

3 810

21,8

128 600

4 083

21,8

85 620

2 378

25,3

99 850

2 774

25,2

113 500

3153

25,2

127 100

3 5,30

25,1

140600

3 906

25,1

154 000

4 279

25,1

167 300

4 648

25,0

180 500

5 014

25,0

193 600

5 378

25,0

206 600

5 738

24,9 24,9

219 600

6 100




0 1 2 3 4 5 [ 6 ] 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72



Яндекс.Метрика