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

(Тдои > V о1 Г at - оОи (2. 3)

где Оо и ot - кольцевые и продольные 1гапрян{ения.

Из этой форд1улы видно, что наиболее ][евыгодно сочетание кольцевых растягивающих и продольных слшдшющих папряжсчтий. При-дюнепие энергетической теории прочности к расчету дгагистральных подзедпп.тх трубопроводов, как показывает анализ, следует признать необоспованныд! по следующим причинам.

1. Предельпыд! состояппед! для дгагистральных трубопроводов является достижение в металле труб напряжений, равнрях вредюп-Н0Д1У сопротивлению; указанная же теория прочиости и соотношение (2.3) сираведливы только в упругой области и в дюмепт перехода дтатериала в пластическую стадию. При достилюпии дхеталла труб пластических дефордгаций соотношение менчду кольцевыдш и нродоль-HbLMU нанрянчепиями будет иньш. Кродю того, ]гесущая способность

трубопроводов (в отличие от многих других конструкций) в .М0Д1СНТ

перехода металла из упругой в пластическую стадию не исчерпывается.

давлении и в которых может иметь место вакуум, то вопросы их расчета иа устойчивость должны решаться отдельно в каждом конкретном случае.

Рассматривая указанную проблему, нельзя не указать на интересные опыты, выполненные С. В. Виноградовым и Ю. М. Кружало-вым иод руководством Л. М. Елюльянова в Московском институте инженеров водного хозяйства (МИИВХ). Указанные опыты проводились с целью оценки действительных условий работы подзем-пых стальных тонкостенных труб большого диаметра при различных нагрузках. Испытанию подвергались трубы диаметром 2840 мм с толщиной стенок 6 мм, т. е. при отношении 8/D = 0,002; толщина слоя rpynTOBoii засыпки составляла от 1 до 3 м, внутреннее давление отсутствовало. Во время опытов на трубы устапавливались тяжелые нагрузки в виде экскаватора весом в 42 т.

Исследования показали, что даже при таких тяжелых условиях работы трубы не теряли устойчивость. Было зафиксировано только незначительное изменение овальности труб в результате увеличения и удтеньшепия взаидто перпендикулярных диадштров, дхаксидгальпое приращение KOTopjax пе превышало 35 мм при наиболее невыгодных условиях ириложения внешней нагрузки.

Совдгестное влияние внутреннего давления и продольных усилий на работу трубопроводов. Как указывалось выше, в трубопроводах наряду с кольцевыдш действуют такл;е и продольные напряжения. Учитывая это обстоятельство, магистральные трубопроводы ранее рассчитывали по энергетической теории прочности, и условие прочности вьфажалось следующид! образодп

2. Кольцевые напряжения нодсчитываются довольно точно и являются практически постоянными, зависящими только от внутреннего давления транспортируемого продукта. Продольные же папря-даенпя непостоянны и зависят от ряда факторов, в том числе случай-пых, и поэтому пе могут быть точно определент.г. Эти наиряжения зависят от температуры укладки, зан1,емлепия труб в грунте и температуры транспортируемого дгродукта. Так, например, вблизи компрессорных станций (иа выходе), где газ имеет максимальные температуры, трубопроводы могут испытывать сжимающие напряншния. Продольные напряжения на этих участках вообзцо могут пе иметь дгеста в случае, когда температурные сжидгаюи;пе напряжения будут примерно соответствовать растягивающим папряяхопияд! от внутреннего давления, равныд! [хсто. Кродю того, трубопроводы, уклады-ваедще по рельефу дшстности, в результате изгиба в одпод! и тод! же сечении будут испытывать как растягивающие, так и сячимающие напряжения.

Как известно, прочность дгатериала, т. е. ого способность сопротивляться действию усилий, вызываю1цих те или иные дефордта-ции, зависит от )1анряжений, относительных удлинений и сдвигов. Эти факторы псотделидш друг от друга и в той или ипой степени ока-З1>твают влияние на прочность дгатериалов. Теорией и практикой выдвигаются различные гипотезы о преи.муд1;сствеппом влиянии на прочность того или иного фактора или их сочетания. Однако предложенные теории прочности но отражают полностью действительных условий разрушения д1атериалов нри слол;по напряженном состоянии и подтверледаются опытными данныдхи лигггь в отдельных частных случаях. Фактическое сопротивление разрушению и пластические свойства не являются постоян1п>гд1и для материалов и изменяются с издгенениед! напряженного состояния. Поэтод1у приведенные в литературе опытные данные носят в ряде случаев разноречивый характер н в них отсутствуют необходимые характеристики.

В связи с этим с целью уточнения вопроса о влиянии совдюстного де]ствия внутреннего давления и растягиваюгцих усилий на измене-"ио ирочности труб и их пластических свойств в лаборатории прочности ВНИИСТ были проведены псследоватшя на образцах труб, которые испытывались на внутреннее давление с продольпыд! ра-стяжениод!. Исследования показали, что при совд1естпод1 действии ;>тих нагрузок относительное удлинение труб при разрыве уменьшается, т. е. ухудшаются их пластические свойства, а разрушающее давление несколько возрастает; на значительно дюньшую величизгу, чед[ это следует из энергетической теории прочности, увеличиваются также и напряжения на пределе текучести. Прочность цодзедшых трубопроводов следует рассматривать в условиях ограниченности продольных деформаций нри достаточной свободе нонеречных деформаций; кроме того; необходимо 1шеть в виду, что в этом случае продольные напряжения значительно меньше кольцевых. Поэтому рас-

чет таких трубопроводов с достаточной для практических целей точностью молшо нроизводить только на основное воздействие, т. е. на внутреннее давление, по обычной «котельной» формуле.

§ 7. Требования к трубам для магистральных трубоироводов

Выше указывалось, что магистральные трубопроводы испытывают различные спл()в].те воздействия и находятся в довольно тял;сл}>1х условиях работы. Наряду с внутренним давлением как основной и решаюш,ей нагрузкой они испытывают также продольные напряжения, изгиб, напряжения от возможных неравномерных осадок основания (воздействие наруисных нагрузок, защемление и т. д.). Поэтому для обеспечеппя безаварийной работы магистральных трубопроводов, которые должны воспринимать все возлюжныо в условиях эксплуатации деформации, материал труб должен обладать высокими пластическими свойствами, полностью обеспечиваюнщми возможность восприятия этих деформащн! без разруше1гня. Можно считать, что пластические свойства п гибкость трубопроводов являются залогом их безаварийной работы. Не меньшее з]гачение имеет также и качество сварных соедиггепий, как продольных, так и поперечных. Ничтолшая ширина стглков по сравнению с длино11 трубы приводит к тому, что при появлеппи в трубопроводах продольных или других деформаций последние могут сосредоточиваться в сварном стыке, если в нем имеются какие-либо дефекты. В рез5Льтато этого даже небольшие но абсолютным значениям дефор.мации могут полностью исчернывать деформационные способности сварных соединений и приводить к образованию трещин или к полному разрушению трубопровода.

Современные методы сварки в сочетании с эффективны.м контролем позволяют обеспечить высокое качество сварных соединений, равнопрочных основному металлу, что является основным положением расчета трубопроводов па прочность. К выбору марки стали необходимо относиться со всей серьезностью в части таких показателей, как относительное удлинение нри разрыве, удар1шя вязкость, отношение предела текучести к пределу прочиости, одпородпость качества и т. д.

Для стальных магистральных трубопроводов и ответвлений от них долнхны применяться сварные трубы из низколегированной пли углеродистой стали, удовлетворяющие требованиям технических условий, утвержденных в установленном порядке и согласованных с Глав-газом СССР, а также бесшовные трубы по ГОСТ 8731-58 и ГОСТ 8732-58 из углеродистых сталей, поставляемых по подгруппе в ГОСТ 380-60. Так как магистральные трубопроводы являются исключительно ответственными сооружениями, необходимо, чтобы трубы и арматура при их поставке имели сертификаты заводов-изготови-