терещенко. Магистральных газопроводов является одним из важнейших элементов экономики страны, обеспечивающим практически все отрасли хозяйства сырьем, топливом и энергией

• Название: Магистральных газопроводов является одним из важнейших элементов экономики страны, обеспечивающим практически все отрасли хозяйства сырьем, топливом и энергией
• Дата: 13.11.2022
• Размер: 0.99 Mb.
• Имя файла: терещенко.doc
• Тип: Документы; #785558
• страница: 3 из 3

2. Расчетная часть

2.1. Механический расчет трубопровода с целью подбора трубы для замены дефектных участков
Цель расчета: Определить номинальную толщину стенки газопровода и подобрать трубу.

Исходные данные:

Диаметр газопровода, D_тр, мм 1420

Рабочее проектное давление Р, МПа 7,5

Категория участка газопровода III

Температурный перепад Δt, ºC 45

Задаем ориентировочно характерными для данного диаметра труб (марок стали), выпускаемых промышленностью значений предела, прочности δвр =588 МПа и определяем нормативные сопротивления растяжению (сжатию) металла труб и сварных соединений R1, МПа:

(1)

где, _{ } =δвр= 588 МПа;

m- коэффициент условий работы, принимается в зависимости от категории участка газопровода, m= 0,9;

k₁ - коэффициент надежности по материалу, зависит от способа изготовления трубы, k₁=1,4;

k_H- коэффициент надежности по назначению газопровода, зависит от давления и диаметра, k_H =1,15;



Определяем номинальную толщину стенки газопровода δ, см.

(2)

где n – коэффициент надежности по нагрузке внутреннему рабочему давлению в трубопроводе – принимается n= 1,1;

p_H – проектное рабочее давление в газопроводе , р_H= 7,5 МПа;

D_H – наружный диаметр газопровода, D=142 см;



По полученному результату выбираем толщину стенки трубы по сортаменту и проверяем выбранную трубу на наличие продольных осевых сжимающих напряжений, МПа, определяемых от расчетных нагрузок и воздействий с учетом упругости работы металла труб. Ориентировочно выбираем трубу Харцизского трубного завода ТУ 14-3-1938-2000 1420х18,7мм.

Определяем внутренний диаметр трубы D_вн, мм:

D_вн = D_H – 2σ_H (3)

где D_H- наружный диаметр трубы;

σ_H- выбранная по сортаменту толщина стенки трубы;

D_вн = 1420- 2∙18.7 = 1382,6мм

Проверяем выбранную трубу на наличие продольных осевых напряжений, МПа.

(4)

Где α – коэффициент линейного расширения металла, α=1,2*10^-5 1/^оС

E – модуль Юнга, E=2,06*10⁵

µ - коэффициент Пауссона, µ=0,3



Поскольку результат отрицателен, то толщину стенки необходимо скорректировать. Для этого рассчитываем значение поправочного коэффициента ψ:

(5)

где σ_npN– продольное осевое сжимающее напряжение берётся по модулю из предыдущего расчета, МПа;

R₁- нормативные сопротивления растяжению (сжатию) металла и сварных соединений, МПа.



Подставив полученные значения поправочного коэффициента, определим стенку трубы с учетом продольных осевых напряжений, см:

(6)



В заключении проверяем выбранную трубу с точки зрения технологии сварочно-монтажных работ.

_{ }<σ> 0,4 (7)

1,01 <1,87> 0,4

Вывод: По результатам расчета возникающие в трубе продольные напряжения не опасны и выбранная нами труба полностью соответствует заданным параметрам.

2.2 Расчет сварочных материалов
Цель расчета: Подобрать электроды и рассчитать необходимое их количество для сварки участка магистрального газопровода.

Исходные данные:

Труба Харцизского трубного завода

с пределом прочности 588 МПа (60 кгс/мм³)

Труба диаметром 1420 мм

Толщина стенки 18,7 мм

Электроды с основным видом покрытия.

Корневой слой шва выполняется электродами 3 мм, а заполняющие слои шва - облицовочный и подварочный - электродами 4 мм. Исходя из толщины стенки трубы (18,7мм), количество заполняющих слоев будет равно 4. Корневой слой шва выполняем электродами Шварц 3К диаметром 3мм, а заполнение, облицовку и подварку электродами Кессель 5520 диаметром 4мм.

По диаметру электрода и допустимой плотности тока рассчитываем сварочный ток для сварки корневого и других слоев шва:

Для корневого слоя электродами диаметром 3 мм:

(8)

Где d_э - диаметр электрода, мм;

j - допустимая плотность тока для электрода Д=3 мм, А/мм, j=15А/мм²



Для заполняющих, подварочного и облицовочного слоев шва электродами Д=4мм:

(9)
Где d_э - диаметр электрода, мм;

j - допустимая плотность тока для электрода Д=4 мм, А/мм², j=12А/мм²



Принимаем:

Величина зазора между кромками труб - а = 3 мм.

Высота притупления - h_к = 3 мм

Ширина подварочного шва - C_под = 10 мм

Высота подварочного слоя шва - h_под = 2 мм

Высота облицовочного слоя шва - h_о = 2 мм.

Отсюда площадь подварочного слоя шва:

(10)

Где С_под - ширина подварочного слоя шва, см;

h_под - высота подварочного слоя шва, см.



Определяем толщину каждого из заполняющих слоев шва:

(11)

Где δ- толщина стенки трубы, мм;

h_к- высота притупления, мм;

n- количество заполняющих слоев шва.



Толщина всех заполняющих слоев шва будет:

(12)

Где n - количество заполняющих слоев шва:

h_1-4 - толщина одного заполняющего слоя шва, см.


Площадь корневого слоя шва находим по формуле:

(13)

Где a- величина зазора между кромками труб, см.



Так как угол разделки кромок составляет 30º, ширина внешнего заполняющего слоя будет:

(14)



Рассчитаем площадь заполняющих слоев шва:

(15)



Ширина облицовочного шва будет:

(16)



Площадь облицовочного шва будет:

(17)

Где h_o - высота облицовочного слоя шва.



Определяем скорость сварки корневого слоя шва:

(18)

Где α_н - коэффициент наплавки, характеризующий удельную производительность процесса наплавки, г/(Ач), α_н =9;

I - сварочный ток, А;

S - площадь поперечного сечения шва, см²;

P - плотность наплавленного металла, г/см². Для трубной стали принимается 7,85 г/см².



Аналогично определяем скорость сварки заполняющих, облицовочного и подварочного швов:

(19)



(20)



(21)



По диаметру трубы рассчитываем длину сварочного шва:

L = 2рR (22)

L = 2 · 3,14 · (142: 2) = 445,88 см

Разделив стык на 4 зоны, получим:

Нижнее положение – 111,47 см

Вертикальное положение – 222,94 см

Потолочное положение – 111,47 см

Далее расчет ведем для наиболее удобного положения нижнего

Определяем время горения электрода:

(23)



(24)



(25)



(26)



Определяем количество наплавленного металла:

(27)



(28)



(29)



(30)



Принимая удельный расход электродов на 1кг наплавленного металла при сварке 1,65, рассчитываем расход электродов для нижнего положения.

Для электродов 3мм (корневой шов)

(31)



Для электродов 4мм

(32)



Рассчитаем расход для других положений сварки:

(33)



(34)



(35)



(36)



Проссумировав результаты, получим расход электродов на весь стык:

(37)



(38)



Учитывая потери металла при зашлифовке и неполное сгорание электрода, уточняем количество:

Н = 1,2·1,14·Н (39)

Н₃= 1,2·1,14·0,576= 0,788кг

Н₄= 1,2·1,14·18.648= 25,510кг

На сварку всего газопровода понадобится:

Н₃= 0,672·6667 =4480,22кг

Н₄= 25.510·6667 = 170075,17кг

Вывод: Для сварки всего участка магистрального газопровода протяженностью 100 км из трубы диаметром 1420х18,7 мм понадобится: электродов 3 мм - 4480,22кг; для электродов 4 мм - 170075,17кг. А так как используемая для сооружения участка газопровода труба имеет заводское изоляционное покрытие, то понадобятся только термоусадочные манжеты в количестве равном количеству сварных стыков труб - 6667.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
При выполнении курсового проекта, по теме:

«Эксплуатация установок очистки газа компрессорного цеха магистрального газопровода» рассмотрены:

В общей части:

• 
  характеристика участка магистрального газопровода;
  

• 
  Основные методы диагностирования трубопровода;
  
• 
  Методы ремонта газопровода;
  
• 
  Организация работ по капитальному ремонту газопровода с заменой дефектных труб (врезка катушек);
  
• 
  Охрана труда при проведении ремонтных работ магистрального газопровода;
  

В расчетной части курсового проекта выполнены расчеты:

• 
  Механический расчет трубопровода с целью подбора трубы для замены дефектных участков;
  

По результатам расчета возникающие в трубе продольные напряжения не опасны и выбранная нами труба полностью соответствует заданным параметрам. Толщина трубы равна 18,7 мм

• 
  Расчет сварочных материалов.
  

Для сварки всего участка магистрального газопровода протяженностью 100 км из трубы диаметром 1420х18,7 мм понадобится: электродов 3 мм - 4480,22кг; для электродов 4 мм - 170075,17кг. А так как используемая для сооружения участка газопровода труба имеет заводское изоляционное покрытие, то понадобятся только термоусадочные манжеты в количестве равном количеству сварных стыков труб – 6667. В графической части курсового проекта были выполнены чертежи:

• 
  План и профиль участка магистрального газопровода;
  
• 
  Схема работ по ремонту газопровода с заменой труб(врезкой катушки).
  

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. 
   Волков М.М. Справочник работника газовой промышленности / М.М. Волков, А.А. Михеев, К.А. Конев. - М.: Недра, 2016. - 207 с.
   
2. 
   Козаченко А.Н. Эксплуатация компрессорных станций магистральных газопроводов / А.Н. Козаченко. - М.: Нефть и газ, 2021. – 235 с.
   
3. 
   Методические указания «Механический расчет трубопровода» - Волгоград: ВКГН, 2022. – 18 с.
   
4. 
   Методические указания «Расчет сварочных материалов» - Кевсала: СГПУ, 2022. – 4 с.
   
5. 
   Паспорт магистрального участка газопровода. 2021. – 28 с.
   
6. 
   СТО Газпром 2-3.5-454-2010 Правила эксплуатации магистральных газопроводов, ОАО «Газпром» - М.: 2020. – 92 с.
   
7. 
   Производственно-технический журнал "Газовая промышленность"- М.: Издательство «Газоил-пресс». 2020. - №6. – С. 45-50.
   
8. 
   Справочное пособие для работников диспетчерских служб газотранспотрных систем – Б.С Посягин, В.Г. Герке – 2021
   
9. 
   СНиП 2.05.06-85*. Магистральные трубопроводы. Часть 4 (Дата обращения: 20.10.2021
   

1 Производится, как правило, с предварительной параллельной прокладкой нового участка.