ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 18.03.2024
Просмотров: 9
Скачиваний: 0
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
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:
(1)
-
Толщина стенки газопровода с коэффициентом надёжности по нагрузке от внутреннего давления nр=1,15:
(2)
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 tVII + ΔVII = 20 + 6= 26°C;
расчётные значения tх = °C; tт = .
Температурный перепад при замыкании трубопровода в холодное и тёплое время года °C; °C. В качестве расчётного температурного перепада принимаем наибольшее значение Δt=+75°C.
-
Продольные осевые напряжения по формуле (3):
, (3)
где - коэффициент линейного расширения металла, для стали град-1;
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):
(4)
-
Пересчитываем значение толщины стенки
(5)
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):
= -88,57 МПа.
Тогда
=0,853;
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:
, (6)
где , - продольные осевые напряжения и расчётное сопротивление металла труб, определяемые соответственно по формулам (3) и (1);
- коэффициент, учитывающий напряжённое состояние металла труб, при сжимающих осевых продольных напряжениях определяется по формуле (7):
(7)
2.2 Кольцевые напряжения в трубе определяем по формуле:
(8)
.
Тогда
=0,246.
2.3 Проверяем прочность трубопровода в продольном направлении по условию (6):
; 38,2<95,5 МПа, то есть условие выполняется.
Увеличиваем толщину стенки трубы до ближайшего большего значения по сортаменту Приложение Г [5], приняв =0,0103 м, при этом внутренний диаметр трубы будет равен 0,9994м.
2.4 Кольцевые напряжения определяем по формуле (8):
2.5 Коэффициент по формуле (7) будет равен:
=0,2335.
2.6 Продольные напряжения определяем по формуле (3):
= -88,57 МПа.
2.7 Проверяем условие (6):
; 88,57>78,16, то есть условие не выполняется.
2.8 Для проверки по деформациям находим кольцевые напряжения от действия нормативной нагрузки – внутреннего давления :
(9)
2.9 Проверяем условие
(10)
; 291,09<461 МПа, то есть условие выполняется.
2.10 Для проверки устойчивости к продольным деформациям коэффициент ψ3 по формуле:
(11)
.
2.11 Определяем значения продольных напряжений по формуле (12)
-
для положительного температурного перепада
, (12)
- минимальный радиус упругого изгиба оси трубопровода, равный 1000 Dу.
= -208,8 МПа.
-
для отрицательного температурного перепада
(13)
= 169,2 МПа.
2.12 Для предотвращения недопустимых пластических деформаций трубопровода в продольном и кольцевом направлениях проверку производят для положительного и отрицательного перепадов по условиям:
(14)
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>