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

самого подземного трубопровода в значительной степени зависит от характера его взаимодействия с грунтом. В зависимости от упругих свойств грунта, величины перемещения и времени действия сил при перемещениях могут устанавливаться упругая, упругопластичная и пластичная связи.

Опыт эксплуатации магистральных нефтепроводов показывает, что значительное число нарушений прочности, особенно трубопроводов, проложенных в болотах, связано с явлением ползучести грунта. С течением времени без роста усилия происходит постепенное увеличение перемещений трубопроводов в грунте, выпучивание его и повреждение от напряжений изгиба.

Расчеты показывают, что для нефтепроводов, сооруженных в слабых грунтах, при значении угла поворота 4° и более напряжения изгиба в стенке трубы достигают величин, представляющих опасность для прочности трубопровода. Увеличение глубины заложения трубопровода способствует ограничению перемещений, однако даже при глубине заложения 1,5...2,0 м напряжения остаются довольно значительными.

К сильно загруженным элементам линейной части магистральных нефтепроводов относятся трубопроводные узлы подключения к магистрали, примыкания лупингов и резервных ниток, подключения насосных станций и подогревательных устройств, береговые узлы нефтепроводов и др. Анализ аварий, происходящих на нефтепроводах, показывает, что в ряде случаев они возникали из-за недостаточной надежности узлов подключения камер приема и пуска скребка.

Причиной повреждений чаще всего является совокупность недостаточной прочности тройниковых соединений и чрезмерных (из-за колебаний температуры и неравномерной осадки грунта) напряжений в наземных узлах.

На участках с узлами разветвленной конфигурации наряду с напряжениями возникают деформации, наиболее опасны из которых деформации изгиба. Во всех случаях, когда температурные деформации компенсируются изгибом узлов, возникают дополнительные концентрации напряжений в местах врезки. Трубопроводные узлы работают совместно с подземными прямолинейными участками трубопроводов. Наибольшую опасность для прочности соединения представляют местные напряжения в узлах пересечения труб. Кроме того, поскольку материал труб в местах сопряжений работает в упругопластичной области, следует рассматривать циклическую прочность соединений при колебаниях внутреннего давления и температуры. Иными словами, необходимо учиты-

вать возможность малоцикловой усталости материала при напряжениях, близких к пределу текучести и даже превышающих его.

Приведем некоторые рекомендации по повышению надежности трубопроводных узлов. Трубопроводный узел в силу своих конструктивных особенностей является компенсатором, поэтому технологическую схему необходимо рассчитывать с учетом перемещений трубопровода.

Компенсация повышается при удлинении свободных плеч подключения к магистрали. При этом необходимо устранить факторы, затрудняющие перемещение этих участков, - врезку дополнительных перемычек, арматуры, установку арматуры на фундаменте с невыровненной поверхностью. Особенно важно обеспечить подвижность тройниковых соединений и колен в узловых точках системы (надземная прокладка в канале, отсутствие задвижки).

На трубопроводах, предназначенных для перекачки нефти с температурой выше +30 °С, не следует совмещать на одной площадке два узла, например камеру скребка и подключение к станции.

Расстояние между узлами подключения, например между насосной станцией и площадкой пуска-приема скребка, назначается с учетом наиболее низких прочностных характеристик грунта, причем площадку скребка рекомендуется располагать с пониженной стороны.

Таким образом, для предотвращения аварийных повреждений узлов трубопроводов необходимо увеличить защемление на подземных участках, примыкающих к наземной площадке, уменьшить температурный перепад, снизить жесткость надземных узлов и оборудовать фундаменты под задвижки.

Для стабилизации положения подземных нефтепроводов, эксплуатирующихся при больших продольных усилиях, используют ряд технических, технологических и конструктивных решений.

При прокладке трубопроводов необходимо точно соблюдать проектные отметки заглубления и обеспечивать полную высоту засыпки на весь период эксплуатации. Грунт засыпки желательно периодически уплотнять. Зимой траншею необходимо засыпать преимущественно талым грунтом. Если для засыпки траншеи используется мерзлый грунт, то его нужно предварительно разрыхлять, а высота валика должна быть увеличена до 0,8... 1,0 м.

Самый распространенный метод стабилизации - утяже-

ление трубопровода путем установки грузов, сплошного обе-тонирования труб, закрепление анкерами и якорями.

Продольные перемещения трубопровода можно значительно уменьшить, применяя подземные компенсаторы, а также правильно используя повороты трассы. Для изготовления компенсаторов используются колена искусственного гнутья, радиусы которых выбираются с учетом обеспечения пропуска очистных устройств, диагностических приборов, разделителей. В местах установки компенсаторов траншея должна быть шире с учетом ожидаемого перемещения трубопровода при эксплуатации.

Повороты трассы могут выполнять роль компенсатора. По возможности повороты трассы следует выбирать на местах, прилегающих к участкам с потенциально опасными перемещениями трубопровода. Это позволит разделить суммарные перемещения трубопровода между поворотом трассы и опасным участком. Горизонтальные перемещения трубопровода на поворотах трассы не представляют опасности с точки зрения разрушения засыпки и выхода трубы из траншеи, однако большие поперечные горизонтальные перемещения трубопровода опасны для прочности трубы.

Необходимо также учесть, что даже незначительные перемещения, не представляющие опасности для трубопровода, приводят к резкому уменьшению продольных усилий от температурного перепада. В связи с этим наиболее эффективен такой метод пригрузки и закрепления, при котором трубопровод может перемещаться в допустимых пределах.