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

рр цp{D - 25) пР = црц =-= Р (5-3)

где p - внутреннее давление в трубопроводе в процессе ремонта; ц = 0,3 - коэффициент Пуассона стали.

Упругий изгиб (искривление трубопровода) в вертикальном и горизонтальном направлениях вызывает следующие продольные напряжения:

=ap =+ = +103 • Ю9 -, (5.4)

где Е = 206109 Па - модуль упругости стали; ру - радиус упругого изгиба участка трубопровода.

Значение радиуса упругого изгиба на подземных участках трубопроводов приближенно можно определить из продольного профиля трассы или результатов специальных измерений.

Н а подводных участках трубопроводов, если размыв участков незначительный и труба плотно прилегает к грунтовому основанию, то радиус упругого изгиба также можно определить из проекта (продольного профиля перехода). Если фактическое состояние участка подводного перехода нефтепровода не совпадает с проектным профилем (появились местные размывы грунта под трубой, русло реки претерпело изменения), то напряжения изгиба следует определять по следующим формулам с учетом второй производной функции прогиба:

ED „, ,

(5.5)

где у(z), х(г) - вторые производные от функции прогиба (1/м), определяемые по заданному массиву {xi, jt, Zi}. При этом могут быть использованы различные методы, например, сплайн-аппроксимация, конечно-разностный метод и др.

Массив {xi, yi, zi} удобнее задавать с определенным шагом Az по оси трубы; Z - осевая координата; у х- координаты по вертикали и горизонтали соответственно. Шаг массива может быть и непостоянным.

Температурное воздействие выражается в том, что темпе-

ратура ремонта (или эксплуатации) участка трубопрово-даможет не совпадать с температурой укладки трубопровода и это приводит к термонапряжениям в стенке трубы. Термонапряжения вычисляются по формуле

at = -EаДГ = -Eа(Тр - Tc)

(5.6)

где а = 0,000012 град-1 - коэффициент температурного расширения стали; Тр - температура трубы при ремонтных работах; Тс - температура укладки трубопровода в траншею при строительстве (или температура замыкания).

Температура укладки является одним из важных параметров и указывается в исполнительной документации трубопровода.

Температура ремонта (или эксплуатации) определяется, исходя из времени года, особенностей технологии ремонта, температуры перекачиваемой нефти.

Термонапряжения являются растягивающими, если результат расчета по формуле (5.6) имеют знак «плюс», и сжимающие - если «минус».

Опорная реакция грунта - сила (в Н/м), действующая со стороны грунта на трубу длиной 1 м, зависящая от механических свойств и плотности грунта, а также от положения трубы относительно поверхности (рис. 5.1). Рассмотрим различные случаи, соответствующие расчетные формулы и алгоритмы для определения реакции грунта.

Труба полностью находится в грунте на глубине h (см. рис. 5.1, а):

При V < 0

(5.7)

где дгр - опорная реакция грунта, - реакция грунта снизу трубы, д+рр - реакция сверху трубы

=-C(V -ДV)D,y„; (5.8)

Рис. 5.1. Различные возможные положения трубы относительно поверхности грунта во время ремонтных работ

g+р =-{h + 0,1073D,y„ )D,y

:ум Yrp.

(5.9)

Параметр AV соответствует такому вертикальному смещению трубы, при котором реакция грунта снизу исчезает, и определяется суммарным весом трубы и грунта, находящегося сверху трубы:

(5.10)

Хотя формулы! (5.7) -(5.9) получены для случая V < 0, они справедливы для более широкого диапазона V < AV (AV положительно).

При V > AV

Ягр = q+p =-(h + 0,1073DcyM )Dcy

:ум Yrp.

(5.11)

При V = 0 по формулам (5.7) - (5.9) получаем ?гР =-qCB, что соответствует равновесию сил, действующих на трубу (реакция грунта и веса трубы).

Труба частично заглублена в грунт (d > H > 0,5D (см. рис. 5.1, б).

В данном случае справедлива следующая цепочка расчетных формул:

При V < AV*

q-p =-C(V -AV )-сум;

q+р =- f1(n)(Dc,

Yrp;

При V > aV

cdcyM

qrp = q+p =- f1(n)(DcyM)2 Y гр.

(5.12) (5.13)

(5.14)

(5.15) (5.16)

При V = 0 по формулам (5.12) -(5.15) получаем qrp = =-qcB, что соответствует равновесию сил, действующих на трубу (реакция грунта и веса трубы).

Труба частично заглублена в грунт 0,5D > H > 0 (см. рис. 5.1, в).

В данном случае справедлива следующая цепочка расчетных формул.