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 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121

Размеры секторов колец с радиусом изгиба, равным диаметру трубы, приведены в табл. 32, а с радиусом, равным двум диаметрал!,- в табл. 33.

Таблица 33

Основные размеры секторов сварных ко.юн (а = 90°) при R = 2D

§ 29. Напряжения в кривых трубах

При расчете трубопроводов с самокомпенсацией температурных деформаций приходится определять не только гибкость, по и напряжения, возникаюш,ие в кривых участках этих труб в процессе само-ко.мненсации.

В кривых трубах наряду с повышенной гибкостью имеются значительные продольные и кольцевые напряжения, которые возникают от изгиба иод влиянием сил, сплю1циваюш,их поперечное сечение. Характер распределения напряжений в этих трубах оказывается совершенно иным, чем в прямых.

По обычной теории изгиба в изгибаемом сечении при упругой стадии его работы напряжения изменяются но линейнолгу закону и достигают максимума в точках, наиболее удаленных от нейтральной оси. В кривых же трубах напряжения распределяются нелинейно и изменяются но более слоишому закону (рис. 38).

Как известно, в основу формул, предложенных ра.зличпыми авторалш, для определения продольных и кольцевых напряичсний в кривых трубах легла теория изгиба, разработанная Карманом. Обычно нри расчете кривых труб принято определять коэффициенты интенсификации продольных (mi) и кольцевых (тпг) напряжений-

Напряжения в кривых трубах

9ти коэффициенты показывают, во сколько раз напряжения в кривых трубах больше, чем в нрялп.гх, при одних и тех же изгибающих моментах и моментах сопротивления.

При опредслепии папряжопии в кривых трубах следует различать два случая: первый случаи, когда производится расчет напряжений в кривых трубах относительно большой кривизны при радиусе изгиба, равном 4-5 диаметрам, т. е. при значениях А, > 0,3, я второй случай, когда рассчитываются кривые трубы малой кривизны, т. е. У

крутозагнутые колена с малым значением Л < 0,3.

Согласно теории Кармана продольные на1гряжения в кривых трубах с учетом сплющивания их поперечного сечепия при изгибе определяются по формуле Кармана-Ховгарда

Растяжения

прод ~ JJ

, (4.9)

где / - момент инерции сечения трубы; Z - расстояния от нейтральной оси.

сжатия

Рис. 38. Распроделопио напряжений в кривых трубах по Карману.

По этой формуле можпо найти продольные напряжения в любой точке сечения колена нри значениях К >0,3.

При расчете колен, кроме того, необходимо знать максимальную величину продольных напряжений:

Опрод = Опр ,

(4.10)

«десь Опр - продольные напряжения в пря.мой трубе, подсчитан ные по общей теории изгиба; mi - коэффициент иптенсификации продольных напряжений в кривых трубах.

Значения коэффициента тщ находят по формуле

/ 5 + 18

(4.11)

В большинстве расчетных случаев максимальные продольные напряжения имеют место пе в волокнах, наиболее удаленных от вентрального слоя (как при изгибе прямого бруса), а в промежуточных Волокнах, и только при значении Я. > 1,47 максимальные впачепия этих напряжений возникают в наиболее удаленных волокнах.

Изменение коэффициента интенсификации продольных напряжений mi в зависимости от величины к согласно теории Кармана представлено на рис. 39.

В результате сплющивания поперечного сечения колен нри изгибе наряду с продольными напряжениями возникают также и кольцевые. Исследованием распределения таких напряжений занимался Валь, использовавший в своих работах теорию Кармана. Согласно выводам Валя кольцевые

напряжехгия изгиба па наружной поверхности кривых труб па расстоянии от нейтральной оси определяются по формуле

2,0 16

1-2-

о- =

/ (1 -J- 12Яа)

, (4.12)

Рис. 39. Зависимость значений коэффициента интенсификации продольных напряжений от X.

где гн - наружный радиус колена.

Анализируя эту формулу, можно установить, что при зпачепии z - = Гп, т. е. в волокнах, наиболее удаленных от нейтральной оси, существуют максимальные кольцевые напряжения сжатия, а при Z = О, т. е. в волокнах, расположенных па нейтральной оси, максимальные напряжения растяжения. На внутренней поверхности труб кольцевые напрял{ония обратны по знаку и не равны по абсолютному значению напряжениям по наружной поверх-

7юсти.

Из-за упрощенного представления о том, что кольцевые напряжения U кривых трубах возникают только в результате изгиба, было допущено неправильное ирименение формулы Кармана-Валя для определения кольцевых напряжений на внутренпей поверхности. Например, полагали, что это напряжение моншо находить по формуле (4. 12), изменив знак па обратный и введя вместо наружного радиуса гн внутренний радиус Гвн. Такое допущение нельзя признать правильным, так как при подстановке Гвн< Га вместо Гв получается, что кольцевые изгибные напряжения на внутренней поверхности труб меньше, чем на наружной, а это противоречит теории изгиба кривого бруса.

В действительности на внутренней поверхности кривых труб кольцевые напряжения будут несколько выше, чем на наружной, что подтверждается и экспериментальными исследованиями.

Для определения значения коэффициента интенсификации кольцевых напряжений ma по Карману-Валю постуиим следующим образом. Подставим z = гн или z = О в формулу (4. 12) и разделим