«Строительство нефтепровода диаметром 1020 мм в горных условиях с поперечным уклоном». Механический расчет трубопровода. Решение Определение толщины стенки трубы
![]()
|
2 РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ 2.1 Механический расчет трубопровода Механический расчёт магистрального трубопровода Исходные данные: Наружный диаметр Dн=1020мм; давление р=6,0 МПа; температура эксплуатации на глубине прокладки трубопровода tэ=+22°С; участок категории III; тип прокладки – подземный. Решение Определение толщины стенки трубы По сортаменту для газопровода выбираем трубы, выпускаемые Выксунским металлургическим заводом из стали марки 14Г2С с пределом прочности σв=470 МПа, пределом текучести σт=340 МПа; по таблицам находим значения коэффициентов: условий работы трубопровода m=0,9; коэффициент надёжности по материалу k1=1,09; коэффициент надёжности по назначению kн=1,0. Расчётное сопротивление металла труб определяем по формуле: ![]() ![]() Толщина стенки газопровода с коэффициентом надёжности по нагрузке от внутреннего давления nр=1,15: ![]() ![]() Полученное расчётное значение толщины стенки округляем до ближайшего большего по сортаменту, равного δн=0,0103м, внутренний диаметр Dвн=Dн - 2δ=1,02-2·0,0103=0,9994 м. 1.3 По СНиП 2.01.07-85* находим для района прокладки трубопровода температурные значения: многолетние среднемесячные январская и июльская температура воздуха tI=-40°C; tVII=+20°C; отклонение средней температуры наиболее тёплых и холодных суток от значений tI, tVII по Приложению II [5] ΔI=10°С; ΔVII=6°С; нормативные значения температуры наружного воздуха в холодное и тёплое время года ![]() ![]() расчётные значения tх = ![]() ![]() Температурный перепад при замыкании трубопровода в холодное и тёплое время года ![]() ![]() Продольные осевые напряжения по формуле (3): ![]() где ![]() ![]() Е – модуль упругости, для стали Е=2,1·105 МПа; где μ – коэффициент Пуассона, для стали μ=0,3. ![]() Знак «минус» указывает на наличие осевых сжимающих напряжений, поэтому необходимо определить коэффициент ψ1, учитывающий двухосное напряжённое состояние по формуле (4): ![]() ![]() Пересчитываем значение толщины стенки ![]() δ ![]() Большее ближайшее значение толщины стенки по сортаменту равно 10,4 мм. Если мы примем эту толщину стенки трубы, то значение продольных осевых напряжений по формуле (3): ![]() Тогда ![]() Толщина стенки ![]() Принятая толщина стенки труб должна быть не менее 1/140 наружного диаметра труб Dн, то есть 1,02/140=0,007<0,0104. Следовательно, толщину стенки 10,4 мм можно принять за окончательный результат. 2 Проверка на прочность и по деформациям трубопровода 2.1 Прочность в продольном направлении проверяется по условию: ![]() где ![]() ![]() ![]() ![]() 2.2 Кольцевые напряжения в трубе определяем по формуле: ![]() ![]() Тогда ![]() 2.3 Проверяем прочность трубопровода в продольном направлении по условию (6): ![]() Увеличиваем толщину стенки трубы до ближайшего большего значения по сортаменту Приложение Г [5], приняв ![]() 2.4 Кольцевые напряжения определяем по формуле (8): ![]() 2.5 Коэффициент ![]() ![]() 2.6 Продольные напряжения ![]() ![]() 2.7 Проверяем условие (6): ![]() 2.8 Для проверки по деформациям находим кольцевые напряжения от действия нормативной нагрузки – внутреннего давления ![]() ![]() ![]() 2.9 Проверяем условие ![]() ![]() 2.10 Для проверки устойчивости к продольным деформациям коэффициент ψ3 по формуле: ![]() ![]() 2.11 Определяем значения продольных напряжений по формуле (12) для положительного температурного перепада ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() 2.12 Для предотвращения недопустимых пластических деформаций трубопровода в продольном и кольцевом направлениях проверку производят для положительного и отрицательного перепадов по условиям: ![]() для положительного температурного перепада ![]() 208,8≤ 240,4 МПа, т.е. условие выполняется; для отрицательного температурного перепада 169,2≤ ![]() 169,2< 240,4 МПа, т.е. условие выполняется. Таким образом, окончательно с учётом всех проверок принимаем трубу диаметром Dн=1020мм с толщиной стенки 10,4 мм.461> |