Нагрузки и воздействия. Расчет толщины стенки трубопровода. Проверка трубопровода на прочность и деформацию. Очистка внутренней полости и испытание трубопровода после сооружения

35. Нагрузки и воздействия. Расчет толщины стенки трубопровода.

Расчетные нагрузки, воздействия и их сочета­ния должны приниматься в соответствии с требова­ниями СНиП 2.01.07-85.

При расчете трубопроводов следует учитывать нагрузки и воздействия, возникающие при их сооружении, испытании и эксплуатации.

При расчете применяют расчетные нагрузки N^(р)=n·N^(н) ;n-коэф-т над-ти по нагрузке;N^(р)-расчет. нагр.;N^(н) –норм. нагр.

Нормативная нагрузка устан-ся норм. док-ми, составл-ми на основании статистического анализа соответствующих параметров при нормальной эксплуатации сооружения. Все нагрузки делятся на 4 типа: 1) постоянные –действуют в течении всего срока эксплуатации;2)временные длительные – меньший срок по сравнению длительностью экплуатации;3)кратковременные – ветровые, снеговая;4)особые нагрузки- нагрузки от оползней, от просадки грунта         

Номинальная толщина стенки d трубопровода согласно СНиП 2.05.06-85^* определяется следующим образом:

,

где    y₁ – коэффициент, учитывающий двуосное напряженное состояние металла труб, определяемый при сжимающих продольно осевых напряжениях (s_{пр N}<0) по формуле:

,                       при s_{пр N} ³0 y₁=1:

    R₁ – расчетное сопротивление материала и рассчитывается по формуле:

,

- нормативное сопротивление материала, зависящее от  марки стали и в расчетах принимается =s_в;

m – коэффициент условий работы трубопровода, зависящий от категории т/п;

к₁ – коэффициент надежности по металлу, характеризует свойства сталей;

к_н – коэффициент надежности по назначению, зависит от вида перекачиваемого продукта, от диаметра т/п, для ГП – от диаметра и давления;

n_р – коэффициент надежности по нагрузке от внутреннего давления;

s_{пр N}  - продольное осевое напряжение:

,

Dt – расчетный перепад температур;

m - коэффициент Пуассона, m=0,3;

a_t – коэффициент линейного расширения металла, a_t=1,2×10^-5 1/⁰С;

Е – модуль Юнга, Е=2,06×10⁵ МПа;

n_t – коэффициент надежности по температуре, n_t=1.

Dt = t_Э - t_ЗШ

t_Э – эксплуатационная температура;

 t_ЗШ – температура замыкания сварного шва;

 ,    .

Порядок расчета толщины стенки т/п:

1) Выбирается марка стали, соответственно s_т,  s_в,  к₁.

2) Рассчитываем теоретическую толщину стенки при y₁=1:

3) Принимаем стандартную толщину стенки d^ГОСТ по сортаменту труб;

4) Расчетный перепад температур Dt:

5) Рассчитаем продольные напряжения s_{пр N} :

6) Так как труба хуже работает на сжатие, чем на растяжение, то при значении s_пр N_(-)>0 расчет закончен, а для случая s_{пр N(+)}<0 уточняем значения y₁ и d.

7) Окончательно принимаем толщину стенки наибольшую из полученных значений d и уточняем её по сортаменту труб.

           36. Проверка трубопровода на прочность и деформацию

Подземные и наземные (в насыпи) трубопроводы по СНиП 2.05.06-85^* проверяются на прочность в продольном направлении и на отсутствие пластической деформации.

Прочность в продольном направлении проверяется по условию:

|s _{пр N}|£y₂ R₁

s_{пр N}  - продольное осевое напряжение:

,

n_t – коэффициент надежности по температуре, n_t=1;

a_t – коэффициент линейного расширения металла, a_t=1,2×10^-5 1/⁰С;

Dt – расчетный перепад температур;   Dt = t_Э - t_ЗШ

t_Э – эксплуатационная температура;

t_ЗШ – температура замыкания сварного шва;    ,    ;

Е – модуль Юнга, Е=2,06×10⁵ МПа;

m - коэффициент Пуассона, m=0,3;

n_р – коэффициент надежности по нагрузке от внутреннего давления;

Р – давление в т/п;

D_ВН – внутренний диаметр трубопровода;

d - толщина стенки трубопровода;

R₁ – расчетное сопротивление материала и рассчитывается по формуле:

,

- нормативное сопротивление материала, зависящее от  марки  стали и в расчетах принимается =s_в;

m – коэффициент условий работы трубопровода, зависящий от категории т/п;

к₁ – коэффициент надежности по металлу, характеризует свойства сталей;

к_н – коэффициент надежности по назначению, зависит от вида перекачиваемого продукта, от диаметра т/п, для ГП – от диаметра и давления;

  y₂ – коэффициент, учитывающий двухосное напряженное состояние металла труб, при растягивающих осевых продольных напряжениях s_{пр N}³0 y₂=1, при сжимающих (s_{пр N}<0) определяется по формуле:

,

s_КЦ – кольцевые напряжения в стенке трубы от расчетного внутреннего давления, определяемые по формуле:

,

Для предотвращения недопустимых пластических деформаций трубопроводов в продольном направлении проверку производят по условию:

;

- максимальные суммарные продольные напряжения в трубопроводе от нормативных нагрузок и воздействий;

,

r_min – минимально допустимый радиус изгиба т/п;

r_min =1000D_у - при изгибе в горизонтальной плоскости;

r_min =5000 м  - при изгибе в вертикальной плоскости;

y₃ – коэффициент, учитывающий двухосное напряженное состояние металла труб;

при ³0, y₃ = 1, при <0:  ,

- кольцевые напряжения от нормативных нагрузок;,