3. 1 Расчет длины лупинга под требуемое увеличение пропускной сп. Содержание Введение Характеристика объекта и природноклиматических условий 1 Природноклиматическая характеристика района

• Название: Содержание Введение Характеристика объекта и природноклиматических условий 1 Природноклиматическая характеристика района
• Дата: 25.05.2019
• Размер: 1.22 Mb.
• Имя файла: 3. 1 Расчет длины лупинга под требуемое увеличение пропускной сп.doc
• Тип: Реферат; #78686
• страница: 3 из 6

4 Механический расчет трубопровода
4.1 Расчет трубопровода на прочность и устойчивость

Нормативные сопротивления растяжению (сжатию) металла труб и сварных соединений и следует принимать равными соответственно минимальным значениям временного сопротивления и предела текучести, принимаемым по государственным стандартам и техническим условиям на трубы [3]

Расчетные сопротивления растяжению R₁ следует определять по формуле:

(4.1)

где:

- коэффициент условий работы трубопровода, принимаемый по табл.1;

- коэффициент надежности по материалу, применяемый по табл.2;

- коэффициент надежности по назначению трубопровода по табл. 3.
Магистральные газопроводы в зависимости от рабочего давления в трубопроводе подразделяется на два класса:

I – при рабочем давлении свыше 2,5 до 10 МПа

II – при рабочем давлении свыше 1,2 до 2,5 МПа


Таблица 1

Категория трубопровода и его участка	Коэффициент условий работы трубопровода при расчете его на прочность, устойчивость и деформативность	Количество монтажных сварных соединений, подлежащих контролю физическими методами, % общего колличества	Величина давления при испытании и продолжительность испытания трубопровода
I II	0,60 0,75	Принимается по СНиП III-42-80

Условный диаметр трубопровода, мм	Значение коэффициента надежности по назначению трубопровода
	Для газопроводов в зависимости от внутр. Давления Р			Для нефтепроводов
500 и менее 600 – 1000 1200 1400	1,00 1,00 1,05 1,05	1,00 1,00 1,05 1,10	1,00 1,05 1,10 1,15	1.00 1.00 1,05 -

Таблица 2

Характеристика труб	Значение коэффициента надежности по материалу
Сварные из малоперлитной и бейнитовой стали контролируемой прокатки и термически упрочненные трубы, изготовленные двусторонней электродуговой сваркой под флюсом по сплошному технологическому шву, с минусовым допуском по толщине стенки не более 5% и прошедшие 100% -ный контроль на сплошность основного металла и сварных соединений неразрушающими методами	1,34
Сварные из нормализованной, термически упрочненной стали и стали контролируемой прокатки, изготовленные двухторонней электродуговой сваркой под флюсом по сплошному технологическому шву, и прошедшие 100% - ный контроль сварных соединений неразрушающими методами. Бесшовные из катанной или кованной заготовки.	1,40
Сварные из нормализованной и горячекатаной низколегированной стали изготовленные двусторонней электродуговой сваркой и прошедшие 100% - ный контроль сварных соединений неразрушающими методами	1,47
Сварные из горячекатаной низколегированной или углеродистой стали, изготовленные двусторонней электродуговой сваркой или токами высокой частоты. Остальные бесшовные трубы.	1,55

Таблица 3

Согласно [4] принимаем трубы марки 14Г2САФ с временным сопротивлением и пределом текучести соответственно:
=554 МПа

= 390 МПа
МПа
4.2 Определение толщины стенки трубопровода
Расчетную толщину стенки трубопровода , следует определять по формуле:

(4.2)

где:

- коэффициент надежности по нагрузке – внутреннему рабочему давлению в трубопроводе, для любых газопроводов принимается 1,1 [3]

- рабочее давление МПа;

- наружный диаметр трубы, см.

Внутренний диаметр трубопровода:


4.3 Проверка прочности и устойчивости подземных трубопроводов

Подземные трубопроводы следует проверят на прочность, деформативность и общую устойчивость в продольном направлении

Проверку на прочность подземных трубопроводов в продольном направлении следует производить из условия:
, (4.3)

где:

- продольное осевое напряжение от расчетных нагрузок и воздействий;

- коэффициент, учитывающий двухосное напряженное состояние металла труб, при растягивающих осевых продольных напряжениях () принимаемый равным единице, при сжимающих () – определяемый по формуле:

(4.4)

- кольцевые напряжения от расчетного внутреннего давления.

(4.5)

В частности для прямолинейных и упругоизогнутых участков подземных трубопроводов при отсутствии продольных и поперечных перемещений, просадок и пучения грунта продольные осевые напряжения определяются по формуле:

, (4.6)

где:

- коэффициент линейного расширения металла трубы, град^-1 (12х10^-6);

Е – переменный параметр упругости (модуль Юнга), МПа (206х10³);

- расчетный температурный перепад, принимаемый положительным при нагревании, ⁰С.

Абсолютное значение максимального положительного или отрицательного температурного перепада:
(4.7)

где:

- переменный коэффициент поперечной деформации стали (0,3) (коэффициент Пуассона).

⁰С ; ⁰С
Принимаем среднее значение 40 ⁰С.




Условие прочности соблюдается.

5 Электрохимическая защита трубопровода

от коррозии
Для стальных газопроводов следует предусматривать защиту от коррозии, вызываемой окружающей средой и блуждающими электрическими токами.

Защиту от коррозии подземных газопроводов следует проектировать в соответствии с требованиями ГОСТ 9.602 – 89.

На подземных газопроводах в пределах поселений следует предусматривать установку контрольно-измерительных пунктов с интервалами между ними не более 200м, вне территории поселений – не более 500м, на пахотных землях – устанавливается проектом. Кроме того установку контрольно-измерительных пунктов следует предусматривать в местах пересечения газопроводов с подземными газопроводами и другими подземными металлическими инженерными сетями.
5.1. Электрические параметры трубопровода

Продольное сопротивление трубопровода (R₁), принимаем.



Определяем переходное сопротивление трубопровода (R_пер)

, [5] (5.1)

где:

R_пер – переходное сопротивление трубопровода в начальный период эксплуатации, принимается равным 1500 Ом м²;[5]

D_н – внешний диаметр трубопровода, м.
Ом м²
Постоянная распространения тока вдоль трубопровода ().

[5] (5.2)


Характеристическое сопротивление трубопровода ( z.).

[5] (5.3)
Ом
Входное сопротивление трубопровода (z_в).

[5] (5.4)
Ом
Удельное электрическое сопротивление грунта ().

Ом м
Расстояние между трубопроводом и анодным заземлением ( у )

, (5.5)

где:

- коэффициент , Ом м, определяемый в зависимости от
Р = 10 Ом м. [5]
м
5.2. Выбор установки катодной защиты

Основными параметрами катодной защиты являются сила тока установки катодной защиты (УКЗ) и длина защитный зоны, создаваемая этой установкой. Расчет параметров УКЗ сводится к определению количества и мощности катодных станций, которые следует запроектировать к установке на трубопроводе. Мощность катодных станций определяется потребностью в защитном токе, количество – длиной защитной зоны.
Длина защитной зоны катодной установки ( l₃ )
(5.6)

где:

U_тзм – минимальное смещение (по абсолютной величине) разности потенциалов труба-земля, В;

U_тз0 – смещение разности потенциалов в точке дренажа, В;

К_в – коэффициент, учитывающий взаимовлияние соседних катодных установок, принимается равным 0,5;[5]

у – расстояние между трубопроводом и анодным заземлением, м;

- удельное электрическое сопротивление земли в поле токов катодной защиты, Ои м.
Вычисления проводят методом последовательного приближения.

Начальное значение определяют без учета члена
м


Число станций катодной защиты (m_скз)
, (5.7)

где:

L – длина газопровода, м.

Сила тока катодной установки ( I )

(5.8)
А

Напряжение на выходе катодной станции (V)
, (5.9)

где:

R_{3 –} сопротивление растеканию анодного заземления, Ом;

R_пр – сопротивление дренажных проводов, соединяющих катодную станцию с трубопроводом и анодным заземлением, Ом.

, (5.10)

где:

- удельное сопротивление проводника, принимается равным 0,0175 Ом мм² м^-1;

у_с – длина спусков провода с опор катодной станции, принимается равной 5;

S – сечение проводника, принимается равным 6 мм².[6]
Ом
В
Мощность на выходе катодной станции (W)

, (5.11)

Вт.
По каталогу [6] принимаем станции катодной защиты типа ПАРСЕК ИПЕ 1,2
5.3. Расчет анодного заземления

По каталогу к установке принимаются анодные заземлители типа «Менделеевец» - ММ.
Переходное сопротивление (R₃)

, (5.12)

где:

R_p – сопротивление растеканию, Ом.

, (5.13)

где:

R_а – переходное сопротивление одиночного электрода, Ом.

, (5.14)

где:

- удельное сопротивление грунта;

h – расстояние от поверхности земли до электрода, принимаем равным 2,5 м;

d – диаметр электрода, мм.
Ом
n – число анодных заземлителей
, (5.15)

где:

, - соответственно, стоимость 1 кВт ч электроэнергии и стоимость одного электрода с установкой, тен.(кВт ч), тен;

- коэффициент полезного действия, принимается равным 0,6;

- коэффициент экранирования, принимается равным 0,85.


- коэффициент экранирования, принимается равным 0,7.[5]


R_зп – поляризационное заземление, Ом.
, (5.16)

где:

U_э-з – поляризационная составляющая падения напряжения на заземлении, принимается равной 1,5 В.[5]

Ом

R_зм – сопротивление материала заземлителя, Ом.
, (5.17)

где:

I_э – длина заземления, м;

- удельное сопротивление материала заземления, Ом мм/м;

S_э – площадь поперечного сечения заземления, мм².
, (5.18)

где:

d_э – диаметр электрода, мм.[6]
мм²
Ом
Ом

Вывод:

Расчетом установлено, что для защиты трубопровода от коррозии следует применять станции катодной защиты типа ПАРСЕК ИПЕ 1,2 в комплекте с анодными заземлителями типа «Менделеевец» - ММ в количестве 62 ед. Станции катодной защиты монтируются вдоль газопровода в количестве 3 ед. на расстоянии 23 км.
В процессе эксплуатации газопровода вследствие неизбежного изменения электрических параметров трубопровода необходимо уточнять число и расположение станций катодной защиты и анодных заземлителей по трассе трубопровода.