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

И их влияние па иредельноо состояние трубопроводов. К числу таких силовых воздействий относятся: внутреннее давление, продольные растягивающие и С/кимающие усилия, изгиб трубопровода по рельефу местности, давление засынки грунта и подвижных нагрузок и т. д.

В п утреннее давление. Внутреннее давление является одним из основных и решающих силовых воздействий, которое определяет собой несущую способность трубонроводов. Поэтому при расчете трубопроводов толщину стенок труб находят исходя из заданного внутреннего давления.

Как показали проведенные исследования, подземные магистральные трубопроводы защемлены в грунте и пе могут пере-моищться в продольном направлении. Те незначительные продольные перемещения, которые имеют место, не дают основания печатать, что трзбопроводы, уложенные в грунт, могут свободно перемещаться. Наоборот, сила защемления настолько велика, что при расчете трубопроводы следует рассматривать как защем-.lejnibie.

В связи с этим наряду с кольцевыми напряжениями внутреннее давление вызывает также продольные растягиваютцие нанр}гжен11я, которые равны гСТк, где ц - коэффициент Пуассона, равный 0,3, а а„ - кольцевые напряжепия. В непосредственной близости от резких поворотов трубопроводов па очень огранцчен11ых участках продольные напряжепия от внутреннего даиле/гия могут достигать значений, составляющих 50% от кольцевых напряжений.

Продольные растягивающие напряжения. Помимо продольных растягивающих напряжений, возникающих в трубопроводах под действием внутреннего давления, в металле труб возникают также напряжения, вызываемые другими причипалш, а именно:

а) температурными наиряжениями, появляющимися в результате разности между температурой трубопроводов во время укладки и засыпки и температурой металла труб в процессе эксплуатации. Так как трубопроводы защолшепьт в грунте, то при охлаждении они пе люгут деформироваться, и в металле труб возникают продольные растягиваютцие напряжения;

б) продольными нанрял;ениями, появляющимися в трубопроводах за счет деформаций грунта, вызванных горными разработками или иными причинами. Эти напряжения могут иметь место только " особых условиях прокладки трубопроводов.

При оценке температурных напряжений в трубопроводах принимают, что нря.молипейные участки трубопроводов не и.меют возможности изменять свою длину, в результате чего в металле труб возникают продольные наиряжения, равные

at = aEM, (2.1)

где а - коэффициент линейного растнрения (для стали а == = 0,0()00i2); Е - модулг, упругости в кГ/см;

Д t - температурный перепад, т. е. разность менч-ду температурой металла труб при укладке и в процессе эксплуатации.

Как показал]! исследования, продольн1>1е растягиваю1цие температурные напряжения не оказывают влияния на иредель]]ое состояние трубопроводов при условии обеспече1/ня равногтрочности попсреч-HJ.IX сварных соединений основному металлу труб; анализ причин paapyuroimif ноперечпых стыков показал, что все разрушившиеся сварные стыки идгели те пли иные дефекты. Поэтому при онределении то.пцииы стенок труб эти напряжения но учитываются.

Продольные сжимающие и а п р я /к е и и я. Наряду с растягивающими напряжениями отдельные участки трубо-]]роводов псп1)1тывают также сжимающ]ге паиряжспия. Это молчот jfMCTb место в том случае, когда тедтература трубопроводов в процессе эксплуатации выше, чем при укладке. В тагшх условиях работы находятся, папридгер, так называемые «теплые» участки газопроводов у кодшрессорпых станций. После код1]]рессии поступающий в газопровод газ может иметь тедшературу до 60-70° С, причем iipii транспорте тед1пература газа падает относительно медленно. В связи с этид! на участках значительной протяженности тед1пература дю-талла труб будет всегда вы]пе тедшературы пр]£ укладке, и здесь дюгут появиться сжидгающие напряжения. Сжид1ающие напря/кения, так Лче как и растягивающие, по оказыва]от влияния на предельное состояние трубопроводов и пе учитываются при расчете.

Изгиб трубопроводов. При укладке профиль трубопроводов следует за профилед! поверхности зедии, в связп с чедг иод дсйст-виед! собственного веса трубопроводы изгибаются в вертикальной ]1Лоскости. Кроме того, на поворотах трассы трубопроводы изгибаются также и в горизонтальной плоскости. В результате в трубопроводах возникают папрялюния изгиба, определяедг]>1е по фордхуле

ст„=4 (2.2)

где Q - радиус изгиба.

1чак показали исследования, предварительный изгиб не оказывает ВЛЦЯ71ИЯ па предельное состояние трубопровода под воздействием внутреннего давления и продольных усилий. Было установлено, напрпдюр, что прямые и кривые трубы (предварительно изогнутые с большид! радиусод! закругления) при всех прочих равных условиях разрушались практически при одном и тод! же впутреннед! давлении.

Исследования показали также, что в процессе растяжения изо-Г1]утых эледюнтов (сохрапяю]н;пх при растяжепп]! свое криволинейное очертание), что плюет дгесто в трубопроводах, уложенных в грунт.

С достижением нредела текучести металла происходит выравнивание напряжений по поперечным сечениям. Отсюда следует, что нри растяжении изогнутых труб после достижения предела текучести напряжения по поперечным сечениям будут практически постоянными, причел! по мере увеличения продольных деформаций влияние изгиба будет сказываться все меньше и меттьше. В предельном же состоянии в момент разрушения трубопровода предварительный изгиб уже практически не оказывает никакого влияшш на их прочность.

Следовательно, как прямолинейные, так и иредварительпо изогнутые трубы при всех прочих равных условиях но суш,еству обладают одним и тем же запасом прочности, и поэтому при определении толщины их стенок изгиб трубопроводов учитывать пе следует.

Давление грунта и и о д в и ж п i>r х нагрузок. Подземные трубопроводы испытывают также си.товые воздействия от давления засыпки грунта и подвижных нагрузок, которые могут находиться над трубопроводом (автомобили, тракторы, различЕтые сельскохозяйственные машины и т. д.). При расчете трубопроводов, обладающих в поперечном направлении большой жесткостью (например бетонных, асбестоцемеитных, чугунных), необходимо учитывать, что основание и грунт играют роль опоры, реакция которой уравновешивает нагрузку. Наоборот, достаточно гибкие трубы, как, например, стальные, ведут себя в грунте значительно лучше, чем жесткие, так как деформации их стенок от действия активных сил встречают сопротивления грунта; в результате деформации и изгибающие мо.мепты уменьшаются, и воздействие этих сил пе оказывает столь большого влияния на предельное состояние стальных трубопроводов. Следует указать, что часто значение давления грунта и подвижных нагрузок нрп оценке несущей способности стальных трубопроводов преувеличивается, и в ряде случаев, когда в этол! нет 1нкакой }1Собходимости, производятся расчеты па эти воздействия.

Если магистральный стальной трубопровод рассчитан по первому предельному состоянию, т. е. на прочность под действием внутреннего давления, то нет оснований опасаться, что трубы .могут потерять усто11чт1вость от внешних нагрузок. Обычно трубопроводы ра-оотают при значительном внутреннем давлении, которое с избытком >осирпнимает все воз.можные в процессе эксплуатации впешпие нагрузки. Следовательно, совместное действие внутригнего давления " внешних нагрузок только улучшает работу трубопроводов, так как "лияние последних незначительно но сравнению с внутренним давлением. Как справедливо указывает Г. К. Клейн, нри соотпогпении норядка 0,005 нет основания опасаться потери устойчивости стальных труб, уложенных в грунт; для магпстральнЕ.гх же трубопроводов это соотношение значительно больше, порядка 0,01-0,12.

1аки.м образом, при расчете магистральных трубопроводов да-*-1ение грунта и подвижных нагрузок учитывать не следует. Что ьасается водоводов больших диаметров, работающих при низком

3 3а!газ 995.