2.3 Визначення товщини стінки трубопроводу
За додатком 1 вибираємо, що для спорудження нафтопроводу застосовуються труби Волзького трубного заводу по ВТЗ ТУ 1104-138100-357-02-96 зі сталі марки 17Г1С (тимчасовий опір стали на розрив # 963; вр = 510МПа, # 963; т = 363 МПа, коефіцієнт надійності за матеріалом k1 = 1,4). Перекачування припускаємо вести за системою «з насоса в насос», то np = 1,15; так як Dн = 1020> 1000 мм, то k н = 1,05.
Визначаємо розрахунковий опір металу труби за формулою (3.4.2)
Визначаємо розрахункове значення товщини стінки трубопроводу за формулою (3.4.1)
Отримане значення округляємо в більшу сторону до стандартного значення і приймаємо товщину стінки рівній 9,5 мм.
Визначаємо абсолютне значення максимального позитивного і максимального негативного температурних перепадів за формулами (3.4.7) і (3.4.8):
(+) =
(-) =
Для подальшого розрахунку приймаємо більше з значень, = 88,4 град.
Розрахуємо поздовжні осьові напруги # 963; прN за формулою (3.4.5)
# 963; прN = - 1,2 · 10-5 · 2,06 · 105 · 88,4 + 0,3 = -139,3 МПа.
де внутрішній діаметр визначаємо за формулою (3.4.6)
Знак «мінус» вказує на наявність осьових стискаючих напруг, тому обчислюємо коефіцієнт за формулою (3.4.4)
Перераховуємо товщину стінки з умови (3.4.3)
Таким чином, приймаємо товщину стінки 12 мм.
3. Розрахунок на міцність і стійкість магістрального нафтопроводу
Перевірку на міцність підземних трубопроводів в поздовжньому напрямку виробляють за умовою (3.5.1).
Обчислюємо кільцеві напруги від розрахункового внутрішнього тиску за формулою (3.5.3)
Коефіцієнт, що враховує двовісне напружений стан металу труб визначається за формулою (3.5.2), так як нафтопровід відчуває стискаючі напруги
Так як МПа, то умова міцності (3.5.1) трубопроводу виконується.
Для запобігання неприпустимих пластичних деформацій трубопроводів перевірку проводять за умовами (3.5.4) і (3.5.5).
де R2н = # 963; т = 363 МПа.
Для перевірки за деформаціями знаходимо кільцеві напруги від дії нормативного навантаження - внутрішнього тиску за формулою (3.5.7)
Обчислюємо коефіцієнт за формулою (3.5.8)
Знаходимо максимальні сумарні поздовжні напруги в трубопроводі за формулою (3.5.6), приймаючи мінімальний радіус вигину 1000 м
185,6<273,1 – условие (3.5.5) выполняется.
МПа> МПа - умова (3.5.4) не виконується.
Так як перевірка на неприпустимі пластичні деформації не дотримується, то для забезпечення надійності трубопроводу при деформаціях необхідно збільшити мінімальний радіус пружного вигину, вирішуючи рівняння (3.5.9)
Визначаємо еквівалентну осьове зусилля в перерізі трубопроводу і площа перетину металу труби за формулами (3.5.11) і (3.5.12)
Визначаємо навантаження від власної ваги металу труби за формулою (3.5.17)
Визначаємо навантаження від власної ваги ізоляції за формулою (3.5.18)
Визначаємо навантаження від ваги нафти, що знаходиться в трубопроводі одиничної довжини за формулою (3.5.19)
Визначаємо навантаження від власної ваги заізольованого трубопроводу з перекачивающей нафтою за формулою (3.5.16)
Визначаємо середній питомий тиск на одиницю поверхні контакту трубопроводу з грунтом за формулою (3.5.15)
Визначаємо опір грунту поздовжнім переміщенням відрізка трубопроводу одиничної довжини за формулою (3.5.14)
Визначаємо опір вертикальним переміщення відрізка трубопроводу одиничної довжини і осьової момент інерції за формулами (3.5.20), (3.5.21)
Визначаємо критичне зусилля для прямолінійних ділянок в разі пластичної зв'язку труби з грунтом за формулою (3.5.13)
Визначаємо поздовжнє критичне зусилля для прямолінійних ділянок підземних трубопроводів в разі пружного зв'язку з грунтом за формулою (3.5.22)
Перевірка загальної стійкості трубопроводу в поздовжньому напрямку в площині найменшої жорсткості системи виробляють за нерівністю (3.5.10) забезпечена
Перевіряємо загальну стійкість криволінійних ділянок трубопроводів, виконаних з пружним вигином. За формулою (3.5.25) обчислюємо
За графіком рисунок 3.5.1 знаходимо = 22.
Визначаємо критичне зусилля для криволінійних ділянок трубопроводу за формулами (3.5.23), (3.5.24)
З двох значень вибираємо найменше і перевіряємо умову (3.5.10)
Умова стійкості криволінійних ділянок не виконано. Тому необхідно збільшити мінімальний радіус пружно вигину
Інформація про роботу «Технологічний розрахунок магістрального нафтопроводу"