Шпаргалка по предмету эксплуатация магистральных трубопроводов. Шпаргалка для эксплуатации трубопроводов. Материалы, используемые в изготовлении труб
 Скачать 1.66 Mb.
|
|
Материалы, используемые в изготовлении труб Изложенным требованиям удовлетворяют керамические, асбестоцементные, бетонные, железобетонные, пластмассовые трубы и коллекторы. Кроме них, для строительства водоотводящих сетей используют также стеклянные, деревянные, фанерные и др. трубы. Керамические канализационные трубы выпускаются по ГОСТ 282–82 диаметром 150–600 мм и длиной 1…1,5 м. Трубы высокопрочные чугунные с шаровидным графитом (ВЧШГ) выпускаются согласно ТУ 1461-037-50254094-2000. Железобетонные безнапорные трубы изготовляются по ГОСТ 6382.0–79 или ГОСТ 6482.1–79 диаметром 400–2400 мм и длиной от 2,5 до 5 м. Асбестоцементные трубы (безнапорные) изготовляются по ГОСТ 1839–80 диаметром 100–400 мм и длиной 2,95 и 3,95 м. Пластиковые трубы: Поливинилхлоридные трубы (трубы ПВХ) изготавливаются по ТУ-6-19-307-86, диаметрами 63 до 500мм. Как правило, применяют трубы ПВХ для наружной канализации. Полиэтиленовые трубы (трубы ПНД) изготавливаются по ГОСТ 18599-2001 диаметром от10мм до 2м. Гофрированные полипропиленовые трубы (трубы Прагма) изготавливаются согласно ТУ 2248-001-76167990-2005, диаметром от 160 до 1134 мм. Стеклопластиковые трубы выпускаются согласно ТУ 2292-002-45183156-97. Диапазон диаметров от 25 до 3700 мм. Предел прочности –напряжение, соответствующее максимальной нагрузке, которую выдерживает образец до разрушения (временное сопротивление разрыву). Образование шейки характерно для пластичных материалов, которые имеют диаграмму растяжения с максимумом. Предел прочности характеризует прочность как сопротивления значительной равномерной пластичной деформации. За точкой В, вследствие развития шейки, нагрузка падает и в точке С происходит разрушение. Предел текучести характеризует сопротивление материала небольшим пластическим деформациям. В зависимости от природы материала используют физический или условный предел текучести. Виды труб используемые при проектировании трубопроводных систем В тетради в начале График относительного удлинения углеродистой стали  Точка 1 соответствует пределу пропорциональности: удлинение растет пропорционально нагрузке, на этом участке выполняется закон Гука. Точка 2 соответствует пределу упругости материала, материал теряет упругие свойства – способность вернуться к исходным размерам. Точка 3 является концом участка, на котором образец сильно деформируется без увеличения нагрузки. Это явление называется текучестью. Точка 4 соответствует максимальной нагрузке, в этот момент на образце образуется шейка – резкое уменьшение площади поперечного сечения. Закон Гука  Определение реакций опор уложенной трубы Что такое относительное удлинение, момент инерции, допускаемое напряжение Относительное удлинение δ представляет собой отношение приращения длины образца после его разрыва к первоначальной расчетной длине l0 и выражается в процентах:  ,где lк – длина образца после разрыва. Момент инерции — скалярная физическая величина, мера инертности во вращательном движении вокруг оси, подобно тому, как масса тела является мерой его инертности в поступательном движении. Характеризуется распределением масс в теле: момент инерции равен сумме произведений элементарных масс на квадрат их расстояний до базового множества (точки, прямой или плоскости). Единица измерения СИ: кг·м². Например, момент инерции кольца относительно оси О' в соответствии с теоремой Штейнера: I=mR2 1/12ml2 1/3ml2 Теорема Штейнера: Момент инерции I относительно произвольной оси равен сумме момента инерции I0 относительно оси, параллельной данной и проходящей через центр масс тела, и произведения массы тела m на квадрат расстояния d между осями :  Допускаемое (допустимое) напряжение – это значение напряжения, которое считается предельно приемлемым при вычислении размеров поперечного сечения элемента, рассчитываемого на заданную нагрузку. Что значит опасное сечение трубопровода, коэффициент запаса прочности Наиболее опасным сечением трубопровода являются места нарушения цилиндрической формы. Опасное сечение - это поперечное сечение, в котором действуют наибольшие внутренние усилия (проще говоря, где тонко, там и рвется) растяжение: б = P / F изгиб: б = M / W Коэффициент запаса — величина, показывающая способность конструкции выдерживать прилагаемые к ней нагрузки выше расчётных. Наличие запаса прочности обеспечивает дополнительную надёжность конструкции, чтобы избежать катастрофы в случае возможных ошибок проектирования, изготовления или эксплуатации. Общая формула для коэффициента запаса имеет вид: N=S/T где S{\displaystyle S} — предельно допустимое значение рассматриваемой величины (силы, напряжения, перемещения и т. д.); Величина получена при механических испытаниях материала. {\displaystyle T} T — расчетное значение этой величины. Величина выбирается в соответствии с критерием работоспособности конструкции. Критерий работоспособности выполняется, если {\displaystyle n>\left[n\right]}  n>[n]где {\displaystyle \left[n\right]} [n] — минимально допустимый коэффициент запаса. Назначение промыслового трубопровода Промысловые трубопроводы предназначены для транспортирования: продукции скважин (нефть), отделенной от нефти сточной (подтоварной) воды, попутного нефтяного газа, газового конденсата, природного газа. Промысловые трубопроводы бывают: межпромысловые, промысловые и технологические (технологическая обвязка промыслового оборудования, например трубопроводы, расположенные на площадке сепарации нефти). Подземное газохранилище Подземное хранилище газа – это комплекс инженерно-технических сооружений в пластах-коллекторах геологических структур; в горных выработках; выработках-емкостях, созданных в отложениях каменных солей, предназначенных для закачки, хранения и последующего отбора газа, включающий участок недр, ограниченный горным отводом, фонд скважин различного назначения, системы сбора и подготовки газа, компрессорные цеха. Как правило, ПХГ сооружаются вблизи трассы магистральных газопроводов и крупных газопотребляющих центров для возможности оперативного покрытия пиковых расходов газа. Объем газа в подземном хранилище подразделяется на активный и буферный. Активный объем газа в пласте-коллекторе ПХГ – это часть общего объема газа, которая может быть отобрана из искусственной газовой залежи при эксплуатации ПХГ в период потребности в газе (оперативный и долгосрочный резервы газа). Объем зависит от геометрических размеров хранилища, формы и глубины залегания, пористости и проницаемости вмещающих пород, минимального и максимального давлений в ПХГ при эксплуатации, а также технологии закачек и отборов газа. Буферный объем газа в пласте-коллекторе ПХГ – это минимальный необходимый объем газа, являющийся неотъемлемой частью ПХГ и не подлежащий отбору, постоянно находящийся в искусственной газовой залежи для обеспечения его стабильной циклической эксплуатации. Конструктивные схемы линейной части. Классификация трубопроводов В тетради Классификация трубопровода и их участков по сложности строительства Характеристика нефти и нефтепродуктов Физические свойства нефти и нахождение её в природе. Нефть представляет собой маслянистую жидкость обычно тёмного цвета со своеобразным запахом. Она немного легче воды и в воде не растворяется. Нефть залегает в земле, заполняя пустоты между частицами различных горных пород (рис. 1). Для добывания её бурят скважины (рис. 2). Если нефть богата газами, она под давлением их сама поднимается на поверхность, если же давление газов для этого недостаточно, в нефтяном пласту создают искусственное давление путём нагнетания туда газа, воздуха или воды (рис. 3). Состав нефти. В состав нефти входят главным образом углеводороды. Основную массу её составляют жидкие углеводороды, в них растворены газообразные и твёрдые углеводороды. Состав нефти различных месторождений неодинаков. Нефтепродукты и их применение. Так ках нефть — это смесь углеводородов различного молекулярного веса, имеющих разные температуры кипения, то перегонкой её разделяют на отдельные нефтепродукты (рис. 5): бензин, содержащий наиболее лёгкие углеводороды, кипящие от 40 до 200°, с числом атомов углерода в молекулах от 5 до 11; лигроин, содержащий углеводороды с большим числом атомов углерода, с темп, кипения от 120 до 240°; керосин с темп, кипения от 150 до 310° и, далее, соляровое масло. После отгонки из нефти этих продуктов остаётся вязкая чёрная жидкость — мазут.  Состав и классификация нефти Нефть является природным жидким токсичным продуктом. В химическом отношении нефть – сложная смесь углеводородов (УВ) и углеродистых соединений. Она состоит из следующих основных элементов: углерод (84-87%), водород (12-14%), кислород, азот, сера (1-2%). Единой общепринятой классификации нефтей нет. Принято использовать классификации нефти по плотности, а также химическую и технологическую. по плотности: - легкие (до 828 кг/м3); - утяжеленные (828-884 кг/м3); - тяжелые (свыше 884 кг/м3) Технологическая классификация по содержанию серы: – малосернистые (до 0,5%); - сернистые (0,51-2%); - высокосернистые (более 2%) по содержанию смол: - малосмолистые (до 18%); - смолистые (18-35%); - высокосмолистые (более 35%) по содержанию парафина: - малопарафинистые (до 1,5%); - парафинистые (1,51-6); - высокопарафинистые (более 6%). Химическая классификация (по преимущественному содержанию в нефти одного или нескольких классов УВ). Выделяют 6 типов нефтей: - парафиновые; - парафино-нафтеновые; - нафтеновые; - парафино-нафтено-ароматические; - нафтено-ароматические; - ароматические. Характеристика газа Перекачка нефти и нефтепродуктов. Закон Бернулли В тетради Определение диаметра трубопровода. Потери напора по длине трубопровода Формула для расчета оптимального диаметра трубопровода основана на формуле для расхода (для трубы круглого сечения): Q = (Πd²/4)·w Q – расход перекачиваемой жидкости, м3/с d – диаметр трубопровода, м w – скорость потока, м/с В общем случае падение давления в трубе может быть рассчитано по следующей формуле: Δp=λ·(l/d1)·(ρ/2)·v² Δp – перепад давления на участке трубы, Па l – длина участка трубы, м λ - коэффициент трения d1 – диаметр трубы, м ρ – плотность перекачиваемой среды, кг/м3 v – скорость потока, м/с Потери напора  Коэффициент гидравлического сопротивления Гидравлический уклон. Определение числа насосных станций    Выбор оптимальной трассы, критерии оптимальности На соответствующую топографическую карту местности с учетом ко: коэффициента развития линии трубопровода наносят сетку (рис. 7): квадратная (а), квадратную с диагоналями (б), прямоугольную (в), прямоугольную с диагоналями (г), треугольную из равносторонних треугольников (д), производной формы (е). Прямоугольная сетка с диагоналями считается наиболее рациональной при направлении диагоналей от А к В и параллельно этой линии. Дуги сетки нумеруют в определенном порядке (1-7), создавая цифровую модель местности (рис. 8). В этом же порядке для каждой дуги определяют значение критерия оптимальности (1-4)и наносят его на сетку на тoпографической карте. При необходимости допускается некоторое искривлене первоначальных дуг (обход болота, озера, населенного пункта) и разделен дуг на отдельные участки, соответствующие различным категориям местности.  Присущее приведенным затратам свойство аддитивности позволяет использовать при выборе оптимальной трассы трубопровода известный алгоритм Ли. На каждом шаге алгоритма прежде всего рассматривают пробные пути и определяют тот из них, которому соответствует минимальное значение критерия оптимальности (дуги, выходящие из точки А). Этот путь считают перспективным на первом шаге. В нашем случае таких путей два: А— 3,3—5,6 и А—3,3—6.5 (см. рис. 8). Далее подстраивают этот путь на новый шаг (новые дуги). Из образовавшихся нескольких дополнительных путей, каждый из которых представляет собой увеличенный на одну дугу пробный «минимальный» путь, также выбирают наиболее перспективный на данном шаге. По этой схеме процесс поиска продолжают до тех пор, пока среди возможных путей не будет найден тот, который оканчивается в точке В и имеет минимальное суммарное (по вошедшим в него дугам) значение критерия оптимальности среди всех прочих. Полученная таким образом трасса трубопровода будет оптимальной. Реализацию алгоритма поиска оптимальной трассы трубопровода проводят (после занесения информации о каждой дуге сетки на специальные бланки) на ЭВМ в соответствии с Инструкцией по проведению расчетов оптимальных трасс трубопроводов на ЭВМ. Основные критерии оптимальности, используемые при выборе оптимальных трасс трубопровода: 1 приведенные затраты; 2 длина трубопровода; 3 трудовые затраты; 4 надежность функционирования трубопровода; 5 время строительства. Напряженное состояние трубопроводов: нагрузки и воздействия В тетради Внутренние усилия и напряжения В тетради Виды коррозии и причины разрушений По типу агрессивных сред, в которых протекает процесс разрушения, коррозия может быть следующих видов: газовая коррозия; атмосферная коррозия; коррозия в неэлектролитах; коррозия в электролитах; подземная коррозия; биокоррозия; коррозия под воздействием блуждающих токов. По условиям протекания коррозионного процесса различаются следующие виды: контактная коррозия; щелевая коррозия; коррозия при неполном погружении; коррозия при полном погружении; коррозия при переменном погружении; коррозия при трении; межкристаллитная коррозия; коррозия под напряжением. По характеру разрушения: сплошная коррозия, охватывающая всю поверхность: равномерная; неравномерная; избирательная; локальная (местная) коррозия, охватывающая отдельные участки: пятнами; язвенная; точечная; сквозная; межкристаллитная (расслаивающая в деформированных заготовках и ножевая в сварных соединениях). Главная классификация производится по механизму протекания процесса. Различают два вида: химическую коррозию (образование соединений металлов с химическими агентами высокой агрессии); электрохимическую коррозию (растворение во влагосодержащей воздушной или водной среде — электролите). |