Сварочно-монтажные работы при сооружении магистральных трубопроводов. Курсач магистралка исправленный. К защите
 Скачать 1.33 Mb.
|
|
Сварочно-монтажные работы в дождь Сварочные работы на открытом воздухе, да ещё и в мокрую погоду, всегда имеют риск повышенной опасности. И, тем не менее, при сооружении магистральной части трубопроводов, сварочные работы зачастую проходят круглосуточно. Сварочное оборудование должно быть надежно защищено от прямых потоков дождя. Также, варить нужно под тентами или навесами, чтобы в место проведения сварочных работ не попадала влага. Тело и руки сварщика во время сварки под дождём должны быть надежно защищены специальной одеждой. Такая спецодежда не промокает, что очень важно. То же самое касается и обуви сварщика, это должны быть прочные, надежные, а главное — непромокаемые сапоги. Сварочный аппарат должен быть заземлён. Вообще, во время дождя лучше отдать предпочтение не дуговой сварке, а плазменной. Именно плазменная сварка идеально подходит для работ во время непогоды. Бояться в данном случае нечего, в том числе и удара током. Кроме того, важно знать, что большое количество влаги в воздухе во время дождя, отрицательным образом сказывается на качестве получаемого 32 соединения. Сварочные швы, которые были сварены во время дождя, будут иметь большое количество различных дефектов. Во избежание проблем при сварке во время дождя, не рекомендуется отступать от следующих правил: Сварочное оборудование должно быть полностью исправно. В особенности это касается кабелей и проводов. Они должны быть в целой изоляционной оболочке, не порванными и без скруток. Наличие специальной одежды у сварщика, которая защищала бы его от дождя. Обязательно нужно предусмотреть защиту сварочного оборудования от попадания прямых потоков дождя. Также важно защитить сварочный аппарат от больших колебаний температуры. В большинстве случаев, не рекомендуется выполнять сварочно- монтажные работы во время знойной погоды. 33 8. Расчет трубопровода на прочность и устойчивость Дано: • Газопровод • участок I категории • наружный диаметр:𝐷 н = 1020 мм; • Толщина стенки: 𝛿 = 17 мм; • Длина участка: L = 140 км. • Рабочее давление p = 5,0 МПа; • Марка стали К60; • Предел текучести𝜎 т = 420 МПа; • Временное сопротивление разрыву𝜎 вр = 600 МПа; • Плотность металла трубы𝜌 ст = 7850 кг м 3 ; • Плотность грунта𝜌 г = 1600 кг м 3 ; • Высота слоя засыпкиℎ 0 = 1 м; • Угол внутреннего трения𝜑 гр = 36º; • Коэффициент сцепления грунтас гр = 3000 Па. Проверка прочности подземного трубопровода |𝜎 пр н | ≤ 𝜓 1 ∗ 𝑚 0,9 ∗ 𝑘 н ∗ 𝑅 2 н (1) 𝜎 кц н ≤ 𝑚 0,9 ∗ 𝑘 н ∗ 𝑅 2 н (2) где 𝑅 2 н = 𝜎 т = 420 МПа - нормативное сопротивление металла трубы, МПа; m = 0,825 (таблица 1, [4]) – коэффициент условий работы; 𝑘 н = 1,155 (таблица 12, [4])- коэффициент по назначению трубопровода; |𝜎 пр н | - максимальные (фибровые) суммарные продольные напряжения в трубопроводе от нормативных нагрузок и воздействий, МПа; 34 𝜎 кц н - кольцевые напряжения от нормативного (рабочего) давления, МПа, определяемые по формуле 3: 𝜎 кц н = 𝑝 ∗ 𝐷 вн 2 ∗ 𝛿 (3) где 𝐷 вн = 𝐷 н − 2𝛿 = 1020 − 2 ∗ 17 = 986 мм 𝜎 кц н = 5,0 ∗ 986 2 ∗ 17 = 145 МПа 𝜓 1 - коэффициент, учитывающий двухосное напряженное состояние металла труб; при растягивающих продольных напряжениях (𝜎 пр н > 0) принимаемый равным единице, при сжимающих (𝜎 пр н < 0) - определяемый по формуле (4): 𝜓 1 = √1 − 0,75 ∗ ( 𝜎 кц н 𝑚 0,9 ∗ 𝑘 н ∗ 𝑅 2 н ) 2 − 0,5 ∗ 𝜎 кц н 𝑚 0,9 ∗ 𝑘 н ∗ 𝑅 2 н (4) Для прямолинейных и упруго-изогнутых участков трубопроводов при отсутствии продольных и поперечных перемещений трубопровода, просадок и пучения грунта максимальные суммарные продольные напряжения от нормативных нагрузок и воздействий – внутреннего давления, температурного перепада и упругого изгиба, определяются по формуле (5) [10]: 𝜎 пр н = −𝛼 𝑡 ∗ 𝐸 ∗ ∆𝑡 + 𝜇 ∗ 𝜎 кц н ± 𝐸 ∗ 𝑑 𝑒 2𝜌 (5) Где 𝛼 𝑡 – коэффициент линейного расширения металла труб, для стали: 𝛼 𝑡 = 0,000012 градус −1 35 ∆𝑡 – расчетный перепад температур: ∆𝑡 = 40°С Е – модуль упругости: E = 2,1 ∗ 10 11 Па 𝜇 – коэффициент поперечной деформации: 𝜇 = 0,3 𝜌 - минимальныйрадиусупругогоизгибаоситрубопровода: 𝜌 = 1000𝑑 𝑒 = 1000 ∗ 1,020 = 1020 м Знак у слагаемого 𝐸∗𝑑 𝑒 2𝜌 определяется таким образом, чтобы значение 𝜎 пр н приобретало наибольшее по модулю значение. 𝜎 пр н = −0,000012 ∗ 2,1 ∗ 10 11 ∗ 40 + 0,3 ∗ 145 ∗ 10 6 − 2,1 ∗ 10 11 ∗ 1,020 2 ∗ 1020 = = −162,3 МПа Так как 𝜎 пр н < 0, то 𝜓 1 по формуле 4: 𝜓 1 = √1 − 0,75 ∗ ( 145 0,825 0,9 ∗ 1,155 ∗ 420 ) 2 − 0,5 ∗ 145 0,825 0,9 ∗ 1,155 ∗ 420 = 0,78 Проведем проверку по (1) и (2) условиям: 162,3 МПа ≤ 0,78 ∗ 0,825 0,9 ∗ 1,155 ∗ 420 = 260 МПа − верно 145 МПа ≤ 0,825 0,9 ∗ 1,155 ∗ 420 = 333,3 МПа − верно 36 Трубопровод пошел проверку на недопустимые пластические деформации. Проверка прочности подземного трубопровода в соответствии с п.12 СП 36.13330.2012 [4] исходя из условия: |𝜎 пр𝑁 | ≤ 𝜓 2 ∗ 𝑅 2 (6) где|𝜎 пр𝑁 | - продольное осевое напряжение от продольных нагрузок, определяемое по формуле (7): |𝜎 пр𝑁 | = −𝛼 𝑡 ∗ 𝐸 ∗ ∆𝑡 + 𝜇 ∗ 𝑛 ∗ 𝑝 ∗ 𝐷 вн 2𝛿 (7) где n = 1,1 (таблица 14, [4]) – коэффициент надежности по нагрузке 𝜎 пр𝑁 = −0,000012 ∗ 2,1 ∗ 10 11 ∗ 40 + 0,3 ∗ 1,1 ∗ 5,0 ∗ 10 6 ∗ 0,986 2 ∗ 0,017 = −52,9 МПа 𝑅 2 - расчетное сопротивление материала труб растяжению или сжатию, МПа, определяемое по формуле (8): 𝑅 2 = 𝑅 2 н ∗ 𝑚 𝑘 2 ∗ 𝑘 н (8) где𝑘 2 = 1,34 (таблица 10, [4]) - коэффициент безопасности по материалу 𝑅 2 = 420 ∗ 0,825 1,34 ∗ 1,155 = 223,9 МПа 𝜓 2 – коэффициент, учитывающий двухосное напряженное состояние металла труб; Так как действуют сжимающие продольные напряжения𝜓 2 рассчитываем по формуле (9): 37 𝜓 2 = √1 − 0,75 ∗ ( 𝜎 кц н 𝑅 2 ) 2 − 0,5 ∗ 𝜎 кц н 𝑅 2 (9) 𝜓 2 = √1 − 0,75 ∗ ( 145 223,9 ) 2 − 0,5 ∗ 145 223,9 = 0,5 52,9 МПа ≤ 0,5 ∗ 223,9 = 112,9 МПа − верно Трубопровод прошел проверку на прочность. Проверка общей устойчивости подземного трубопровода в продольном направлении Проверку общей устойчивости подземного трубопровода проводим в соответствии с п.12 СП 36.13330.2012 [4] в плоскости наименьшей жесткости системы из условия: 𝑆 ≤ 𝑚 ∗ 𝑁 кр (10) Продольное осевое усилие в сечении трубопровода, возникающее от расчетных нагрузок и воздействий: 𝑆 = (𝛼 𝑡 ∗ 𝐸 ∗△ 𝑡 + (0,5 − 𝜇) ∗ 𝜎 кц ) ∗ 𝐹 (11) Площадь поперечного сечения стенок труб: 𝐹 = 𝜋 4 (𝐷 н 2 − 𝐷 вн 2 ) = 𝜋 4 (1,02 2 − 0,986 2 ) = 0,054 м 2 𝑆 = (0,000012 ∗ 2,1 ∗ 10 5 ∗ 40 + (0,5 − 0,3) ∗ 145) ∗ 0,054 = 7 МН Для прямолинейных участков подземных трубопроводов продольное критическое усилие находится по следующей формуле: 38 𝑁 = 4 √𝑃 0 2 ∗ 𝑞 в.п. 4 ∗ 𝐹 2 ∗ 𝐸 5 ∗ 𝐼 3 11 (12) где 𝐼 = 𝜋 64 (𝐷 н 4 − 𝐷 вн 4 ) = 𝜋 64 (1,02 4 − 0,986 4 ) = 0,0067 м 4 – осевой момент инерции, 𝑞 тр - вес единицы трубопровода с учетом изоляции (10% от веса металла трубы), 𝐻 м определяемый по формуле: 𝑞 тр = 1,1 ∗ 𝑛 тр ∗ 𝜋 4 (𝐷 н 2 − 𝐷 вн 2 ) ∗ 𝛾 ст ∗ 𝑔 (13) где𝑛 тр = 1 - коэффициент перегрузки для собственного веса трубопровода при расчете на устойчивость 𝑞 тр = 1,1 ∗ 1 ∗ 𝜋 4 (1,02 2 − 0,986 2 ) ∗ 7850 ∗ 9,81 = 4535,4 𝐻 м 𝑞 тп - вес единицы трубопровода с учетом веса продукта, 𝐻 м , определяемый по формуле: 𝑞 тп = 𝑞 тр + 10 −4 ∗ 𝑝 ∗ 𝐷 вн (14) 𝑞 тп = 4535,4 + 10 −4 ∗ 5,0 ∗ 10 6 ∗ 0,986 = 5028,4 𝐻 м 𝑃 гр - cреднее удельное давление на единицу поверхности контакта трубопровода с грунтом: 𝑃 гр = 𝑛 гр ∗ 𝛾 гр [2 ∗ 𝐷 н ∗ ℎ 0 + 𝐷 н 4 + 2𝐷 н (ℎ 0 + 𝐷 н 2 ) ∗ 𝑡𝑔 2 (45 𝑜 − 𝜑 гр 2 )] + 𝑞 тп 𝜋 ∗ 𝐷 н (15) где 𝑛 гр = 0,8 - коэффициент перегрузки веса грунта; 𝛾 гр = 𝑔 ∗ 𝜌 г = 9,81 ∗ 1600 = 15696 𝐻 м 3 - объемный вес грунта 39 𝑃 гр = = 0,8 ∗ 15696 ∗ [2 ∗ 1,02 ∗ 1 + 1,02 4 + 2 ∗ 1,02 (1 + 1,02 2 ) ∗ 𝑡𝑔 2 (45 𝑜 − 36° 2 )] + 5028,4 𝜋 ∗ 1,02 = 16721,2 Па 𝜏 пр - предельное сопротивление грунта сдвигу, Па, определяемое по формуле (16): 𝜏 пр = 𝑃 гр ∗ 𝑡𝑔𝜑 гр + с гр (16) 𝜏 пр = 16721,2 ∗ 𝑡𝑔36 𝑜 + 3000 = 15148,7 Па 𝑃 0 - сопротивление грунта продольному перемещению трубы, приходящееся на единицу длины трубопровода: 𝑃 0 = 𝜋 ∗ 𝐷 н ∗ 𝜏 пр (17) 𝑃 0 = 3,14 ∗ 1,02 ∗ 15148,7 = 48518,2 Па 𝑞 в.п. - сопротивление грунта вертикальным перемещениям трубы: 𝑞 в.п. = 𝑛 гр ∗ 𝛾 гр ∗ 𝐷 н ∗ (ℎ 0 + 𝐷 н 2 − 𝜋 ∗ 𝐷 н 8 ) + 𝑞 т.п. (18) 𝑞 в.п. = 0,8 ∗ 15696 ∗ 1,02 ∗ (1 + 1,02 2 − 𝜋 ∗ 1,02 8 ) + 5028,4 = 19240,7 𝐻 м 𝑁 = 4 √(48518,2) 2 ∗ (19240,7) 4 ∗ 0,054 2 ∗ (2,1 ∗ 10 11 ) 5 ∗ (0,0067) 3 11 = 21,6 МН 7 МН ≤ 0,825 ∗ 21,6 = 17,8 МН − верно Для криволинейных участков подземных трубопроводов продольное критическое усилие находится по следующей формуле: 40 𝑁 кр = 𝛽 ∗ √𝑞 в.п. 2 ∗ 𝐸 ∗ 𝐼 3 (19) где 𝛽 - коэффициент, определяемый по нанограмме, представленной на рисунке 7 и зависящий от коэффициентов𝜃 𝛽 и 𝑍 𝛽 Рисунок 7 – Нанограмма для определения коэффициента 𝛽 Определим значения коэффициентов𝜃 𝛽 и 𝑍 𝛽 по формулам 20 и 21: 𝜃 𝛽 = 1 𝜌 ∗ √ 𝑞 в.п. 𝐸 ∗ 𝐼 3 (20) 𝜃 𝛽 = 1 1020 ∗ √ 19240,7 2,1 ∗ 10 11 ∗ 0,0067 3 = 0,041 41 𝑍 𝛽 = √ 𝑃 0 ∗ 𝐹 𝑞 в.п. ∗ 𝐼 √ 𝑞 в.п. 𝐸 ∗ 𝐼 3 (21) 𝑍 𝛽 = √ 48518,2 ∗ 0,054 19240,7 ∗ 0,0067 √ 19240,7 2,1 ∗ 10 11 ∗ 0,0067 3 = 188,5 По нанограмме и значениям коэффициентов принимаем 𝛽 = 21,5 𝑁 кр = 21,5 ∗ √19240,7 2 ∗ 2,1 ∗ 10 11 ∗ 0,0067 3 = 17,3 𝑀𝐻 7 МН ≤ 0,825 ∗ 17,3 = 14,3 МН − верно Трубопровод прошел проверку общей устойчивости в продольном направлении в плоскости наименьшей жесткости. 42 Заключение В данном курсовом проекте были изучены сварочно-монтажные работы при сооружение магистральных трубопроводов и технологии их проведения. Можно сделать вывод о том, что сварочно-монтажные работы при сооружение магистральных трубопроводов – это сложный технологический процесс, который требует большого количества ресурсов, должен выполняться последовательно специализированными строительными подразделениями с соблюдением всех требований безопасности труда. Были выполнены все поставленные задачи курсовой работы: - Рассмотрена подготовка труб к сборке и сварке - Изучена технология изготовления секций из труб - Показана технология соединения секций труб в нитку - Подробно разобрана технология автоматической сварки в среде защитных газов - Рассмотрены все виды контроля качества сварных стыков - Перечислены материалы, необходимые при проведение сварочно- монтажных работ - Выделены особенности проведения работ в различных природных условиях Был выполнен расчет магистрального газопровода на прочность и устойчивость, а также начерчена схема производства работ по сборке и сварке неповоротных стыков поточно-расчлененным методом. 43 Библиографический список 1. ГОСТ Р 51872-2002 Документация исполнительная геодезическая. Правила выполнения; 2. ГОСТ 24297-87 Входной контроль продукции. Основные положения; 3. СНиП III-42-80* Магистральные трубопроводы. М.: ФГУП ЦПП, 2005 – 74 с. 4. СП 36.13330.2012 Магистральные трубопроводы. Актуализированная редакция СНиП 2.05.06-85* (с Изменением N 1); 5. СП 86.13330.2014 Магистральные трубопроводы (пересмотр актуализированного СНиП III-42-80* "Магистральные трубопроводы" (СП 86.13330.2012)) (с Изменениями N 1, 2); 6. СТО Газпром 2-2.2-115-2007 Инструкция по сварке магистральных трубопроводов с рабочим давлением до 9,8 МПа включительно 9. 7. СТО Газпром 2-2.2-136-2007 Инструкция по технологиям сварки при строительстве и ремонте промысловых и магистральных трубопроводов 8. ВСН 006-89 Строительство магистральных и промысловых трубопроводов сварка. Миннефтегазстрой; 9. Бабин Л.А., Быков Л И., Волохов В.Я. Справочник мастера- строителя магистральных трубопроводов. -М.: Недра, 1986; 10. Бабин Л.А., Григоренко П.А., Ярыгин Е.Н. Типовые расчеты при сооружении трубопроводов. - М.: Недра, 1995; 11. Березин В.Л., Суворов А.Ф. Сварка трубопроводов и конструкций. - М.: Недра, 1983; 12. Бородавкин П.П., Березин В.Л. Сооружение магистральных трубопроводов. - М.: Недра, 1987; 13. Сооружение и ремонт магистральных трубопроводов, Васильев Г.Г., Орехов В.В., Лежнев М.А. 2004 44 Приложение 1 Технологическая схема производства работ по сборке и сварке неповоротных стыков поточно-расчлененным методом 45 Курсовой проект выполнен мной совершенно самостоятельно. Все использованные в проекте материалы и концепции из опубликованной научной литературы и других источников имеют ссылки на них. «___»_______________2022г. _______________ ___/__________Кодзасов А.О._____/ (личная подпись) (инициалы, фамилия) |