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

пар и т. п.) или токсичные, взрывоопасные и горючие жидкости, mjj =0,75; mg - коэффициент условий работы материала труб при повышенных температурах (табл. 5.5).

Таблица 5.5 Значения коэффициента

Рабочая температура в трубопроводе. X

Толщина стенки трубы, см, при Ri„niJ{Ri,,m2} > 0,75

b = npDJl2{Ri пр)]; (5.10)

при Я2,;1Пз1{Нь,ТП <0,75

б = npDj[2 {0.9R„ms + пр)], (5.11)

где п - коэффициент перегрузки рабочего давления в трубопроводе; п =1,2; р- рабочее (нормативное) давление в трубопроводе, кгс/см; D„ - наружный диаметр трубы, см; для труб, сваренных односторонним швом, в расчетные и нормативные сопротивления следует ввести поправку (умножить на 0,8).

Аналогично рассчитывают толщину стенок деталей трубопроводов (сварных тройников, конических переходов, отводов и выпуклых заглушек). В этом случае в числитель расчетных формул дополнительно вводится коэффициент несущей способности соответствующей детали трубопровода (1-1,3).

5.3. Температурные напряжения в трубопроводах. Компенсаторы

Длина трубопровода, свободно лежащего на опорах, меняется с изменением температуры стенки трубы в зависимости от температуры перекачиваемой жидкости и окружающей среды. Изменение длины трубопровода, м,

М = а1Ы, (5.12)

где а - коэффициент линейного расширения металла (для стали а =0,000012 1/°С); I-первоначальная длина трубопровода, м; - разность температур, °С.

Если концы трубопровода жестко закреплены, то от температурных воздействий в нем возникнут термические напряжения растяжения или сжатия, которые рассчитываются по формуле, кгc/cм GtEaM, (5.13)

где Е - модуль упругости материала трубы (для стали Е = = 2,1-10« кгс/см). •

Возникшие в трубе термические напряжения вызывают в точках закрепления трубопровода усилия, направленные вдоль оси трубопровода и не зависящие а I, от длины, кгс,

P = a,S, (5.14)

где S - площадь сечения материала трубы, см*.

При прокладке трубопроводов в земле сила трения трубы о грунт, как правило, компенсирует усилие, возникающее от тепловых напряжений. Минимальная длина участка, на которой сила трения трубопроводов о грунт уравновешивает усилие от тепловых напряжений,

l,==aEMbl{kv), (5.15)

где k - давление грунта на поверхность трубы, кгс/см; \х. - коэффициент трения трубы о грунт (для расчетов принимается равным 0,4-0,6).

Если длина трубопровода, испытывающего термические напряжения, I > необходимо предусматривать компенсацию температурных напряжений, поскольку они могут достичь больших значений и привести к разрушению трубопроводов, опор и арматуры. Для этого применяют специальные устройства - компенсаторы. По конструкции они делятся на линзовые, гнутые (П-, Z- и лирообразные) и сальниковые. Установка сальниковых компенсаторов на трубопроводах для легковоспламеняющихся и горючих жидкостей не допускается. Для теплосетей следует применять П-образные и сальниковые компенсаторы. Компенсирующие устройства следует устанавливать на трубопроводах при невозможности компенсации температурных деформаций трубопроводов за счет самокомпенсации.

Наиболее распространенные виды самокомпенсирующихся участков трубопроводов приведены на рис. 5.8. Из схемы видно,

Рис. S.8. Трубопроводы с участками само-компеисации термических напряжений.

а - угловой участок; б - L-образный участок.

(5.16)

что при нагревании трубопровод деформируется и примет положение, показанное штриховой линией. Наибольшее изгибающее напряжение углового участка (см. рис. 5.8, а) на неподвижной опоре короткого плеча

1,5 &iEd„ / п + 1 , п + 3 , \

где Ai-удлинение короткого плеча, см; d„- наружный диаметр трубы, см; п - отношение короткого плеча к длинному; п = IJl; ф - угол между плечами.

Наибольшее изгибающее напряжение Z-образного участка (см. рис. 5.8, б)

аах = с AEdJiP (1 + 12п,)], (5.17)

где til - отношение длины короткого продольного плеча к длине перпендикулярного плеча (rii = /j ).

По номограмме на рис. 5.9 определяется минимальная длина плеча отвода, необходимого для компенсации теплового удлинения при прокладке трубопроводов с использованием их самокомпенсации. По формулам (5.16) и (5.17) проверяются напряжения в коротких плечах трубопроводов при прокладке в стесненных условиях строительства, когда их длина принимается менее длины, определенной по номограмме.

Линзовые компенсаторы изготавливают по нормалям МН 2894-62 2908-62 (рис. 5.10) для компенсации деформации трубопроводов с диаметром условного прохода от 100 до 1200 мм с условным давлением до 6кгс/см. Компенсаторы выпускают одно-, двух-, трех- и четырехлинзовыми. Компенсирующая способность одной линзы колеблется от 7 до 16 мм. Характеристика линзовых компенсаторов приведена в табл. 5.6. Линзовые компенсаторы характеризуются герметичностью и малыми размерами, но применяются ограниченно ввиду малой компенсирующей способности и низкого .допускаемого давления (6 кгс/см).

Сальниковые компенсаторы по нормалям машиностроения МН 2593-61 и МН 2598-61 (рис. 5.11) изготовляют одно- и двусторонними из стальной трубы (сталь марки СтЗ) на Ру до 16 кгс/см для труб Dy от 100 до 1000 мм. Сальниковые компенсаторы состоят из стального или чугунного корпуса и входящего в него стакана. Уплотнение между корпусом и стаканом создается сальником. Для его набивки используют асбестовый програ-фиченный шнур по ГОСТ 1779-72 и термостойкую резину по ГОСТ 7338-77. Характеристика сальниковых компенсаторов приведена в табл. 5.7. Сальниковые компенсаторы имеют большую компенсирующую способность (от 150 до 500 мм), но применяются ограниченно, так как недостаточно герметичны и требуют постоянного надзора за уплотнением сальников.

Наибольшее применение для технологических трубопроводов и паропроводов на нефтебазах получили гнутые гладкие

1Б L,m

Рис. 5.9. Номограмма для определения минимальной длины плеча отвода, необходимого для компенсации теплового удлинения трубопровода Д.

"§1

Ж Ж Ж Г

Рис. 5.10. Линзовые компенсаторы.

а - однолинзовый; б - четырехлинзовый.

/ - патрубок; 2 - полулинза; 3 - стакан; 4

трубка.

- фланец; 5 - дренажная

§ Таблица 5.6

Характеристика линзовых компенсаторов со стаканом (по МН 2894-62-i-MH 2908-62) (см. рис, 5.10)

Условное давление ру = G кгс/см

Условное давление Ру = 4 кгс/см

Продолжение табл. 5.6

Примечания. 1. Компенсаторы иа Ру = 6 кгс/см допускается применять также для рраб= кгс/см« при температуре до 200 С. Силы (реакции) от внутреннего давления Р" следует принимать на 16% больше против указанных. 2. Полная компенсирующая способность Д дана при условии предварительной деформации в направлении, обратном деформации компенсатора в рабочем состоянии. 3. Материал для изготовления линз - листовая сталь марки 10 по ГОСТ 16523-70 и ГОСТ 1577-70, для патрубков от Dy = ЮО ДО 350 мм - трубы бесшовные по гост 8732-70.(из стали марки 20), для патрубков Dy = 400 -i- lODD мм - трубы электросваряыепо ГОСТ 10704-63 (из стали марки СтЗ 2 или МСтЗ).