Проектирование трубопроводного транспорта нефти от 1-го нефтепромысла НГДУ “Речицанефть” до Мозырского нефтеперерабатывающего завода, страница 7

R_1(н) = 510 МПа для стали 17Г1С;

m - коэффициент условий работы трубопровода,

m = 0,9;

К₁ - коэффициент безопасности по материалу трубы,

К₁ = 1,47;

К₂ - коэффициент надежности (К_н),

К₂ = 1.

Тогда минимальная толщина стенки для расчетного давления

Проверку осевых сжимающих напряжений производим по формуле:

                                n∙P∙Д_вн

                           s_пр._N = - a∙Е∙Dt + 0,25∙———¾¾¾— ;                    (31)

                                   2∙d

где:

a - коэффициент линейного расширения металла трубы, для стали a = 1,2∙10^-5; 1/С;

Е - модуль упругости стали,

E=2,05∙10⁵  MПa;

Dt - расчетный температурный перепад, равный разности между максимальной температурой эксплуатации и минимальной температурой укладки трубопровода (максимальная температура нефти, откачиваемой с УПН НГДУ ”Речицанефть” равна 42°С; минимальная температура укладки трубопровода указывалась в предыдущих расчетах):

 Dt = +38 °С (t_max = +42 °С, t_ук = +4 °С);

Д_вн - внутренний диаметр трубопровода,

Д_вн = 514 мм;

                                        1,1·4,4·0,514

s_пр._N = -1,2∙10^-5 ∙2,05∙10⁵∙38 + 0,25∙——————— = -54,61

                                          2∙0,008

При s_пр._N < 0 возможны сжимающие напряжения, поэтому определяем коэффициент y₁, учитывающий двухосное напряженное состояние труб:

                            y₁ = Ö 1- 3/4∙ (s_пр / R₁)²   - 0,5∙s_пр / R₁                         (32)

             y₁ = Ö 1- 3/4∙ (-54,61 / 312)²  - 0,5 ∙ (-54,61 / 312) = 1,11          (33)

и уточняем значение толщины стенки по формуле:

n_р∙Р∙Д_н

                                      d = ———————— .(34)

2(y_{1 ·}∙R₁ + n_р∙P)

Тогда минимальная необходимая толщина стенки составит:

d = 3,7 мм.

Следовательно, выбранная толщина стенки трубы 8 мм при заданном расходе и рабочем давлении вполне обеспечивает прочность трубопровода.

Проверка прочности и деформаций

трубопровода

Все необходимые данные берутся из предыдущего расчета.

Проверим прочность подземного трубопровода в продольном направлении на отсутствие пластических деформаций по условию:

                                                s_пр._N < y₂  ·R₁                                           (35)

y₂  - коэффициент, учитывающий двухосное напряженное состояние металла труб и при s_пр._N < 0 определяемый по формуле:

                           y₂ = Ö 1- 3/4 · (-s_ку / R₁) ²   - 0,5 · s_ку / R₁                      (36)

где:

n_р∙Р∙Д_н

                                     s_ку = ————————;(37)

2 ·d

1,1∙4,4∙0,530

s_ку = ——-——— = 160,325 МПа

2∙0,008

Тогда

y₂ =  Ö 1- 3/4 · (-160,325 / 312) ²   - 0,5  ·  160,325 / 312  =0,838

y₂ ∙R₁= 0,838∙312 = 261,3

s_пр._N < y₂ ∙R₁

-54,61 < 261,3

Из расчета видно, что необходимое условие выполняется.

Для предотвращения недопустимых пластических деформаций трубопровода в продольном и кольцевом направлениях, проверку производим по условиям:

                                          ,                                      (38)

                                                                                        (39)

где σ_пр^н – максимальные суммарные продольные напряжения в трубопроводе от нормативных нагрузок и воздействий;

y₃ – коэффициент, учитывающий двухосное напряженное состояние металла труб;

σ_кц^н – кольцевые напряжения в стенках трубопровода от нормативного внутреннего давления;

R₂^н – нормативное сопротивление, принимаемое равным пределу текучести для стали 17Г1С,

R₂^н = 350 МПа;

К_н - коэффициент надежности,

К_н = 1.

Если одно из условий не выполняется, следует либо подобрать другую марку стали с лучшими механическими характеристиками, либо увеличить толщину стенки трубопровода к ближайшей, большей по сортаменту, и повторить расчет.

Продольные напряжения σ_пр^н для полностью защемленного трубопровода находятся из выражения

                                                             (40)

где ρ_min – минимальный радиус упругого изгиба оси трубопровода, определяемый по СНиП III- 42-80 (для Д_н = 530 мм ρ_min = 1000 м);