Курсовая работа. Сооружение и ремонт нефтепроводов. КП_Годзун_1. Сооружение и ремонт линейной части магистрального нефтепровода и резервуара вертикального стального с плавающей крышей
 Скачать 2.14 Mb.
|
|
1.2 Погрузочно-разгрузочные и транспортные работы Погрузочно-разгрузочные работы выполняются с использованием грузоподъемного оборудования, технические параметры которого 11 соответствуют весу и габаритам перемещаемых грузов и сохраняют качество поступаемых изделий, материалов и т. п. Перевозку труб и секций выполняют автотрубоплетевозами. Высота штабеля труб при укладке их «в седло» зависит от характеристик материала труб, изоляционного покрытия и определяется, исходя из сохранения геометрической формы сечения трубы и целостности покрытия. При любой схеме укладки высота штабеля не должна превышать 3 м. В состав погрузочно-разгрузочных и транспортных работ входят: − выгрузка труб из железнодорожных вагонов или речных и морских − судов и барж; − транспортировка труб со станций или портов на промежуточные − трубосварочные базы (ТСБ), непосредственно на трассу строящегося − трубопровода или к местам временного складирования; − складирование труб на трассовых площадках железнодорожных − станций, площадках временного складирования на ТСБ, площадках − речных, морских портов; − погрузочно-разгрузочные работы на ТСБ и трасс. 1.2.1 Такелажная оснастка, вспомогательные и грузоподъемные средства При выполнении подъемно-транспортных операций используется различная такелажная оснастка, а в качестве вспомогательного оборудования – устройства различного назначения, канаты, кольцевые стропы, торцевые захваты, мягкие полотенца, траверсы, клещевые захваты. В такелажных средствах следует использовать стальные канаты, которые должны соответствовать техническим требованиям по ГОСТ 3241–1991 «Канаты стальные. Технические условия»: − по форме поперечного сечения каната – круглые; − по конструктивному признаку – двойной свивки, состоящие из прядей − свитых в один концентрический слой; 12 − по форме поперечного сечения прядей – круглопрядные; − по типу прядей – с линейным касанием (ЛК) проволок между слоями. Если невозможно получить такие канаты, допускается применять канаты с комбинированным точечно-линейным касанием (ТЛК) проволок в прядях; по материалу сердечника – с органическим сердечником (ОС). При погрузочно-разгрузочных работах и монтаже применяют грузовые канатные стропы, соответствующие техническим условиям по ГОСТ Р 58753- 2019 «Стропы грузовые канатные для строительства. Технические условия». Они изготавливаются следующих типов: 1СК – одноветьевые; 2СК – двухветвевые; 3СК – трехветвевые; 4СК – четырехветвевые; CКП – петлевые; СКК - кольцевые. Наиболее распространенными в трубопроводном строительстве являются двухветвевые, петлевые и кольцевые стропы (рис.2). Рисунок 2 – Стропы [7, c. 5]: а – двухветвевые; б –плетевые; в – кольцевые; 1 – звено; 2 – канат; 3 – захват; 4– место заделки концов каната; 5 – втулка При разгрузке труб из полувагонов и погрузке на транспортные средства автокранами, а также при складировании труб на прирельсовых и притрассовых складах с помощью трубоукладчика применяют траверсы ТРВ-61,ТРВ-182, 13 автоматические захваты ЗТА-31, ЗТА-101, ЗТА102, клещевые захваты КЗ-531, КЗ-721, КЗ-821,КЗ-1022, КЗ-1223, КЗ-1422. Для выполнения подъемно- транспортных операций и перемещения на короткие расстояния секций труб с наружной изоляцией и трубоукладчиком используют мягкие полотенца ПМ-523, ПМ-823, ПМ-1223, ПМ-1425. 1.2.2 Расчет траверс Рассчитаем траверсу, работающую на изгиб при разгрузке труб 1067 × 11 длиной 18 метров весом 50,58 кН из полувагонов, необходимую при строительстве заданного магистрального нефтепровода. Принимаем для изготовления траверсы двутавровую балку, материал сталь марки С235 (толщина проката: 2 до 4 мм) с 𝑅 𝑦 = 230 МПа согласно СП 16.13330.2017 «Стальные конструкции». Рабочая длина траверсы 𝑙 = 2𝑎 = 3,5 м. Для траверсы, работающей на изгиб (рис.3, а), находят максимальный изгибающий момент, действующий в центре по формуле (1): 𝑀 = 𝐺 ∙ 𝑎 2 = 50,58 ∙ 1,75 2 = 44,26 кН ∙ м , (1) где 𝐺 – вес поднимаемого груза; 𝑎 – длина плеча траверсы, по которому определяют минимальный момент сопротивления поперечного сечения траверсы 𝑊 𝑥 Рисунок 3 – Расчетные схемы траверс: а – работающих на изгиб; б – работающих на сжатие 14 Минимальный момент сопротивления поперечного сечения траверсы 𝑊 𝑥 по формуле (2): 𝑊 𝑥 = 𝑀 𝑅 𝑦 = 0,192 ∙ 10 −3 м 3 , (2) где 𝑅 𝑦 – расчетное сопротивление стали при сжатии, растяжении и изгибе, выбираемое по СП 16.13330.2017 « Стальные конструкции » в зависимости от марки стали, формы и толщины стенки проката исходя из нормативного сопротивления по пределу текучести. По ГОСТ Р 57837–2017 «Двутавры стальные горячекатаные с параллельными гранями полок» подбираем двутавровую балку с номером профиля 20Б2 с 𝑊 𝑥 = 0,2186 ∙ 10 −3 м 3 1.2.3 Проверка траверсы на устойчивость Проверим подобранную траверсу на устойчивость, но уже работающей на сжатие. Угол наклона ветвей каната к вертикали 𝛼 примем 45°, модулем упругости 𝐸 = 2 ∙ 10 5 МПа. Для балочной траверсы, работающей на сжатие (рис.3, б), сжимающее усилие определяется по формуле (3): 𝑁 = 𝐺 2 ∙ 𝑡𝑔𝛼 = 50,58 2 ∙ 𝑡𝑔45 ° = 25,29 кН. (3) Гибкость траверсы по формуле (4): 𝜆 = 𝑙 𝑖 𝑚𝑖𝑛 ∙ 3,5 8,302 ∙ 10 −2 = 42,16 , (4) где 𝑙 – рабочая длина траверсы, 𝑙 = 2а (см.рис.3, б); 𝑖 𝑚𝑖𝑛 – минимальный радиус инерции сечения балки. Условная гибкость траверсы по формуле (5): 15 𝜆̅ = 𝜆√ 𝑅 y 𝐸 = 42,16√ 230 2 ∙ 10 5 = 1,41, (5) где 𝜆 – гибкость траверсы; 𝐸 – модуль упругости стали. Коэффициент продольного изгиба для типа сечения 𝑎 найдем путем интерполяции, 𝜑 = 0,937. Балку траверсы проверяют на устойчивость: 𝑁 𝜑 ∙ 𝐴 ≤ 𝑅 y ∙ 𝛾 c , (6) где 𝐴 – площадь поперечного сечения балки; 𝑅 y – расчетное сопротивление стали при сжатии, растяжении и изгибе; 𝛾 c – коэффициент условий работы, принимаемый равным 0,90 (балки сплошного сечения) [18, c. 6]; 𝜑 – коэффициент продольного изгиба. [18, c. 127] Тогда по формуле (6) получаем: 25,29 · 10 −3 0,937 · 32,19 · 10 −4 ≤ 230 · 0,9; 8,38 < 207. Следовательно, условие выполняется. 1.2.4 Подбор строп Гибкие стропы рассчитываются в соответствии со схемой их нагружения. Усилие в каждой ветви стропа или отдельном стропе определяются по формуле: 𝑆 = 𝐺 𝑛 ∙ cos (𝛼 ∙ 𝑘 н ) = 50,58 2 ∙ cos (45° ∙ 1) = 35,77 кН, (7) где 𝑛 – число ветвей стропа; 𝑘 н – коэффициент неравномерности нагрузки на ветви стропа. При числе 16 ветвей 𝑛 > 4 𝑘 н = 0,75 при 𝑛 < 4 𝑘 н = 1,0. Поскольку угол расхождения ветвей составляет 2𝛼 = 90° и не превышает максимально допустимого, равного 90°, по ГОСТ Р 58753-2019 «Стропы грузовые канатные для строительства. Технические условия» выбираем строп 2СК-4,0 с грузоподъемностью 40 кН. Если вместо одного двухветвевого использовать два петельных стропа, их суммарная грузоподъемность должна составлять произведение: 𝑆 ∙ 𝑛 = 35,77 ∙ 2 = 71,54 кН. (8) По ГОСТ Р 58753-2019 «Стропы грузовые канатные для строительства. Технические условия» выбираем стропы СКП1-5,6, имеющие грузоподъемность 40 кН. Суммарная грузоподъемность двух стропов составит 80 кН. 1.2.5 Определение количества транспортных средств Назначаем марку трубовоза-плетевоза – ПЛТ-214 (на базе автомобиля КРАЗ-214) грузоподъемностью 18 т. Фактическая грузоподъемность трубовоза (длина трубы 18 м): 𝑞 тр = 18 𝑚 трубы = 18 5,16 = 3,49 трубы, (9) где 18 – грузоподъемность трубовоза-плетевоза; 𝑚 трубы – масса трубы при длине 18 м. С учетом допустимого недогруза (15%, здесь 14%) трубовоза принимаем число одиночных труб, погружаемых на трубовоз, равные 3, вес 3 труб – 5,16 · 3 = 15,48 т. Общий вес труб по формуле (10): 𝐺 общ = 𝑚 трубы ∙ 𝐿 общ 12 = 3,49 ∙ 40 ∙ 1000 18 = 11466,6 тонн, (10) где 𝐿 общ – протяженность участка (так как протяженность данного трубопровода 120 км, то у нас будет 3 участка протяженностью по 40 км). 17 Необходимое число трубовозов ПЛТ-214 на период строительства трубопровода по формуле (11): 𝑁 = 𝐺 общ 𝑞 гр.ср ∙ 𝐿 ср 𝑣 гр + 𝐿 ср 𝑣 пор + 𝑡 пог + 𝑡 выг 𝐾 в ∙ 𝑇 ∙ 𝑡 сут ∙ 𝐾 О.Т , (11) 𝑁 = 11466,6 15,48 ∙ 19 20 + 19 26 + 61,44 60 + 61,44 60 0,9 ∙ 11,33 ∙ 22 ∙ 24 ∙ 0,85 = 0,6, где 𝑞 гр.ср – грузоподъемность выбранной транспортной единицы, т; 𝐿 ср – средневзвешенная дальность возки труб и их секций примем 19 км; 𝑣 гр , 𝑣 пор – скорость движения машин соответственно с грузом и без груза по Р 233-76 (табл. 5), км/час; 𝑡 пог , 𝑡 выг – время, необходимое соответственно для погрузки и выгрузки груза, час; [8, c. 38-39] 𝐾 в – коэффициент использования транспорта во времени, учитывающий состояние дорог, климатические условия и другие факторы, принимаемый при расчетах равным 0,8 для зимних и 0,9 – для летних; 𝑇– общая продолжительность работы машины, дни [13, c. 438]; 𝑡 сут – продолжительность работы машин в течении суток, ч; 𝐾 О.Т – коэффициент организационно-технических перерывов ( 𝐾 О.Т = 0,6 – 0,8). *Число рабочих дней в месяце от 20 до 23. Следовательно, на сварочно-монтажном участке постоянно должно работать не менее 1 плетевозова ПЛТ-214, т.к участка у нас 3, то и плетевозов всего 3. 1.3 Земляные работы Разработка траншеи и котлованов. Земляные работы при сооружении трубопроводов производятся в соответствии с требованиями СП 86.13330.2014 «Магистральные трубопроводы» и СП 45.13330.2017 «Земляные сооружения. 18 Основания и фундаменты». Грунт, вынутый из траншеи, как правило, укладывают в отвал с одной стороны траншеи, на безопасном расстоянии от бровки (не ближе 0,5 м от бровки), оставляя другую сторону свободной для передвижения транспорта и производства монтажно-укладочных работ (рабочая полоса). Разрешается укладывать отвал на рабочую полосу в стесненных условиях, с последующей его планировкой для прохода техники. К моменту укладки трубопровода дно траншеи очищают от веток и корней деревьев, камней, обломков скальных пород, мерзлых комков, льда, огарков электродов и других предметов, которые могут повредить антикоррозионное покрытие. Размеры траншеи (глубина, ширина по дну, откосы) устанавливаются в зависимости от назначения и диаметра трубопровода, характеристики грунтов, гидрогеологических и других условий. В соответствии с СП 104-34-96 «Производство земляных работ» глубина траншеи при прокладке магистральных трубопроводов принимается равной диаметру трубы плюс необходимая величина засыпки грунта над ней и назначается проектом. При этом она должна быть не менее: при диаметре менее 1000 мм – 0,8 м; при диаметре 1000 мм и более – 1,0 м; на болотах или торфяных болотах, подлежащих осушению – 1,1 м; в песчаных барханах, считая от нижних отметок межбарханных оснований – 1,0 м; в скальных грунтах, болотистой местности при отсутствии проезда автотранспорта и сельскохозяйственных машин – 0,6 м. Ширина траншеи по дну для трубопроводов диаметром до 700 мм принимается не менее В = 𝐷 н + 0,3 м, для трубопроводов диаметром 700 мм и более – не менее В = 1,5 · 𝐷 н . Для трубопроводов диаметром 1200 и 1400 мм при рытье траншей с откосами круче 1:0,5 ширину траншеи по дну допускается уменьшать до В = 𝐷 н + 0,5 м. Профиль траншеи в соответствии со СНиП 12-04-2002 «Безопасность труда в строительстве. Строительное производство» может быть прямоугольным 19 или трапецеидальным (см. рис. 4, а, в). Выбор профиля зависит от вида грунта, глубины траншеи, типа применяемых экскаваторов. Так, в суглинках и глинах при глубине траншеи до 1,5 м допускается прямоугольный профиль с откосами 1:0, в остальных случаях крутизна откосов изменяется от 1:0,25 до 1:1,25 (табл. 1). При отрывке траншеи роторным экскаватором с откосниками формируется комбинированный профиль траншеи (см. рис. 4,б). Рисунок 4 - Профили траншей [2, c. 193]: а – с вертикальными откосами; б – комбинированная; в – с наклонными откосами Таблица 1 – Крутизна откосов траншей № Виды грунтов Крутизна откоса (отношение его высоты к заложению) при глубине выемки, м, не более 1,5 3,0 5,0 1 Насыпные неслежавшиеся 1:0,67 1:1 1:1,25 2 Песчаные 1:0,5 1:1 1:1 3 Супесь 1:0,25 1:0,67 1:0,85 4 Суглинок 1:0 1:0,25 1:0,75 5 Глина 1:0 1:0,5 1:0,5 6 Лессовые 1:0 1:0,5 1:0,5 Согласно СНиП 12-03-2001 «Безопасность труда в строительстве. Общие требования» перемещение, установка и работа машины, транспортного средства вблизи выемок (котлованов, траншей, канав и т.п.) с неукрепленными откосами разрешаются только за пределами призмы обрушения грунта на расстоянии, установленном организационно-технологической документацией. 20 Таблица 2 - Рекомендуемые расстояния а Глубина выемки, м Грунт ненасыпной песчаный супесчаный суглинистый глинистый Расстояние по горизонтали от основания откоса выемки до ближайшей опоры машины, м 1,0 1,5 1,25 1,00 1,00 2,0 3,0 2,40 2,00 1,50 3,0 4,0 3,60 3,25 1,75 4,0 5,0 4,40 4,00 3,00 5,0 6,0 5,30 4,75 3,50 Разработка траншеи производится одноковшовым экскаватором: − на участках с выраженной холмистой местностью (или сильно пересеченной), прерывающейся различными (в том числе водными) преградами; − на участках кривых вставок трубопровода; − в грунтах с включением валунов; − на участках повышенной влажности; − в обводненных грунтах. 1.3.1 Засыпка уложенного трубопровода До начала работ по засыпке уложенного трубопровода в любых грунтах необходимо: − проверить проектное положение трубопровода и плотное его прилегание ко дну траншеи; − проверить качество и в случае необходимости отремонтировать изоляционное покрытие; − провести предусматриваемые проектом работы по предохранению изоляционного покрытия от механических повреждений; − устроить подъезды для доставки грунта для подсыпки и присыпки; − получить письменное разрешение на засыпку уложенного трубопровода; 21 − выдать наряд-задание на производство работ машинисту. Засыпку траншеи производят непосредственно после укладочных работ (после балластировки трубопровода или закрепления его анкерными устройствами) При засыпке трубопровода обеспечивают: − целостность труб, противокоррозионного, теплового и защитного покрытий, а также противоэрозионных перемычек; − проектное положение трубопровода в плане. Засыпку трубопровода в любых грунтах после получения письменного разрешения заказчика следует выполнять бульдозерами прямолинейными, косопоперечными параллельными, косоперекрестными или комбинированными проходами или роторным траншеезасыпателем (рис. 5). Рисунок 5 – Схемы производства работ по засыпке уложенного трубопровода бульдозером [1, c. 490] а – прямолинейными проходами; б – косопоперечными параллельными проходами; в – косоперекрестными проходами; г – комбинированным способом 1.3.2 Техническая рекультивация земель Техническая рекультивация предполагает снятие плодородной почвы 22 перед разработкой траншей (котлована) на хранение и ее последующее возвращение на место после засыпки траншеи (котлована). Техническая рекультивация строительной полосы трубопроводов, площадей под сосредоточенные объекты осуществляются в соответствии с требованиями раздела проекта «Охрана окружающей среды» в процессе строительства трубопроводов в сроки, устанавливаемые землепользователями. 1.3.3 Определение техники для рытья траншеи Подберем роторный экскаватор для рытья траншеи под трубопровод диаметром 1067 мм в суглинистом грунте категории II со скоростью 350 м/ч. Глубину траншеи (с наклонным откосом) примем ℎ 𝑇 = 2,2 м, ширина траншеи по дну В = 1,8 м. Принимаем откосы 1:0,25. Площадь поперечного сечения траншеи по формуле (12): 𝑆 = ℎ 𝑇 ∙ 2 ∙ 𝐵 + 0,5 ∙ ℎ 𝑇 2 = 2,2 ∙ 2 ∙ 1,8 + 0,5 ∙ 2,2 2 = 5,17 м 2 . (12) Установочная мощность по формуле (13): 𝑁 = 𝑘 𝑦 ∙ 𝑘 в ∙ 𝑘 𝑝 ∙ 𝑆 𝑇 ∙ 𝜐 3600 , (13) где 𝑘 𝑦 – коэффициент, учитывающий отношение времени копания к времени рабочего цикла, равный для одноковшовых экскаваторов 𝑘 𝑦 = 0,5 – 0,8, для бульдозеров 𝑘 𝑦 = 0,3– 0,9, для роторных экскаваторов 𝑘 𝑦 = 1,0; 𝑘 в – коэффициент, учитывающий расход мощности на вспомогательные механизмы, равные для одноковшового экскаватора и бульдозера 𝑘 в = 0,2 – 0,5, для роторного экскаватора 𝑘 в = 0,6– 0,8; 𝑘 𝑝 – удельное сопротивление резанию и копанию; 𝜐 – скорость разработки траншеи, м/ч. 23 Таблица 3 – Удельное сопротивление резанию и копанию 𝑘 𝑝 , кПа Категория грунта Число ударов плотномера ДОРНИИ Бульдозер Экскаватор с обратной лопатой Роторный экскаватор I 1-4 20-85 30-80 70-230 II 5-8 58-210 70-160 210-400 III 9-16 160-300 120-250 380-660 IV 17-34 260-440 220-360 650-800 V 35-70 330-600 330-550 800-1200 VI 70-140 480-850 430-750 800-1200 Тогда установочная мощность: 𝑁 = 1 ∙ 0,8 ∙ 350 ∙ 5,17 ∙ 350 3600 = 140,74 кВт. Оптимальным является в этом случае роторный экскаватор ЭТР-231 с максимальной глубиной копания 2,3 м, мощностью 183,88 кВт и с крутизной откосов 1:0,3. 1.4 Сварочно-монтажные работы Монтаж магистральных трубопроводов независимо от способа их прокладки производят индустриальным методом, предусматривающим изготовление отдельных конструкций узлов и сварку плетей трубопроводов, а также очистку и изоляцию их на заготовительных заводах или центрально- заготовительных мастерских с максимальным уменьшением объема работ на трассе. Сборку труб (секций) в плети на трассе выполняют так, чтобы пристыковываемая труба, поддерживаемая в своей средней части трубоукладчиком, одним из концов (тем, который участвует в сборке) вошла в надежный неподвижный контакт по всему периметру с торцом наращиваемой плети. Такое положение фиксируется внутренним центратором. Сама же плеть при сборке и сварке стыка не должна подвергаться никаким подвижкам; 24 выполнение такого условия достигается за счет применения инвентарных монтажных опор, которые полностью воспринимая нагрузку от веса плети, надежно фиксируют ее пространственное положение. Монтажные опоры регулируются по высоте. После сварки корневого слоя шва и при необходимости «горячего прохода» под свободный конец трубы (секции) устанавливают (подводят) очередную монтажную опору. Далее осуществляют сварку заполняющих и облицовочного слоев; при этом положение всей плети, включая пристыковываемую трубу (секцию), остается строго фиксированным во избежание появления микротрещин. Сборка и сварка труб на трубосварочной базе охватывает комплекс работ, в который входят следующие трудовые процессы: − подготовка и обработка торцов труб для автоматической сварки; − сборка и двухсторонняя автоматическая сварка под флюсом; − трехтрубных секций. Сборка и сварка секций труб на трассе выполняется, как правило, поточно- расчлененным методом (рис. 6) и охватывает комплекс работ, в который входят следующие трудовые процессы: − подготовка стыков секций труб к сборке и сварке; − сборка и сварка корневого слоя шва; − сварка второго слоя шва – «горячего» прохода; − сварка заполняющего и облицовочного слоев шва. 25 Рисунок 6 – Схема поточной технологии сборки и сварки труб (секций) в нитку 1 — бульдозер; 2 — штанга внутреннего центратора; 3 — трубоукладчик; 4 — клещевой полуавтоматический захват; 5 — центратор внутренний; 6, 7, 8, 9 — сварочные установки; 10 — ось трубопровода; 11 — инвентарные лежки; 12 —передвижные вагончики для хранения сварочных материалов и обогрева людей Сварка секций труб на трассе поточно-расчлененным методом осуществляется в три технологических этапа: − I этап – подготовка стыков секций труб к сборке и сварке; В состав работ входят: правка или обрезка дефектных кромок стыков; очистка внутренней полости секций; зачистка кромок стыков; выкладка секций труб вдоль трассы для центровки. − II этап – сварка первого (корневого) и второго («горячего» прохода) слоев шва; В состав работ входят: центровка стыка и установка зазора; предварительный подогрев кромок стыков секций; сварка корневого слоя шва и «горячего» прохода. − III этап – сварка заполняющего и облицовочного слоев шва. |