Файл: Технологический расчет магистрального нефтепровода.docx

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 10.04.2024

Просмотров: 31

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

5 Проверка нефтепровода на прочность, деформацию и общую устойчивость
Подземные и наземные (в насыпи) трубопроводы проверяют на прочность, деформацию и общую устойчивость в продольном направлении.

Проверку на прочность подземных и наземных (в насыпи) трубопроводов в продольном направлении производят по условию:
(17)
где – продольное осевое напряжение от расчетных нагрузок и воздействий, МПа;

– то же, что и в формуле (10);

– коэффициент, учитывающий двухосное напряженное состояние металла труб, определяемый по формуле
(18)
где – то же, что и в формуле (10);

– кольцевые напряжения от расчетного внутреннего давления, МПа, определяются по формуле
(19)
где – то же, что и в формуле (9);

– кольцевые напряжения от рабочего давления, МПа, определяются по формуле
(20)
где – то же, что и в формуле (9);

– то же, что и в формуле (9);

– то же, что и в формуле (16).

Подставив значения в формулу (20), получаем

Подставив значения в формулу (19), получаем

Подставив значения в формулу (18), получаем

Произведем проверку нефтепровода на прочность по условию, подставив значения в формулу (28), получаем

.
Условие выполняется.

Проверку на отсутствие недопустимых пластических деформаций подземных и наземных (в насыпи) трубопроводов производят по условиям
(21)
где – максимальные суммарные продольные напряжения в трубопроводе от нормативных нагрузок и воздействий, МПа;

– то же, что и в формуле (10);

– то же, что и в формуле (10);

– нормативное сопротивление, которое равно пределу текучести , для нашей марки стали принимаем ;

– коэффициент, учитывающий двухосное напряженное состояние металла труб, определяется по формуле
(22)
где – то же, что и в формуле (10);

– то же, что и в формуле (10);

– то же, что и в формуле (21);

– концевые напряжения, определяющиеся по формулев
(23)
где – то же, что и в формуле (10);

– то же, что и в формуле (10);

– то же, что и в формуле (21);

– то же, что и в формуле (20).

Подставив значения в формулу (22), получаем

Максимальные суммарные продольные напряжения в трубопроводе от нормативных нагрузок и воздействий определяются по формуле
(24)
где – то же, что и в формуле (23);

– то же, что и в формуле (20);


– то же, что и в формуле (12);

– то же, что и в формуле (12);

– то же, что и в формуле (13);

– то же, что и в формуле (11);

– минимально допустимый радиус упругого изгиба нефтепровода определяется из условий прочности поперечных сварных швов и упругой работы металла труб по формуле
(25)
где – то же, что и в формуле (23);

– то же, что и в формуле (20);

– то же, что и в формуле (12);

– то же, что и в формуле (12);

– то же, что и в формуле (3);

– то же, что и в формуле (11);

– то же, что и в формуле (10);

– то же, что и в формуле (10);

– то же, что и в формуле (21);

– то же, что и в формуле (22).

Подставив значения в формулу (25), получаем


Подставив значения в формулу (24), получаем


Произведем проверку нефтепровода на отсутствие недопустимых пластических деформаций по условиям.

Подставив значения в формулу (23), получаем
.
Подставив значения в формулу (21), получаем
.
Так как неравенства выполняются, делаем вывод о том, что недопустимые пластические деформации нефтепровода отсутствуют.

Проверку общей устойчивости трубопровода в продольном направлении в плоскости наименьшей жесткости системы производят по неравенству

(26)
где – то же, что и в формуле (10);

– продольное критическое усилие для прямолинейных участков, Н.

Находим площадь поперечного сечения металла трубы и осевой момент инерции:
(27)
(28)
где – то же, что и в формуле (11);

то же, что и в формуле (20).

Подставив значения в формулу (27), получаем

Подставив значения в формулу (28), получаем

Нагрузка от собственного веса металла трубы рассчитывается по формуле
(29)
где – коэффициент надежности по нагрузкам от действия собственного веса (при расчете на продольную устойчивость =0,95);

– удельный вес металла, из которого изготовлена труба, для стали

;

– то же, что и в формуле (11);

то же, что и в формуле (20).

Подставив значения в формулу (29), получаем

Нагрузку от собственного веса изоляции принимаем равной 10% от , т.е.

Нагрузка от веса нефти, находящегося в трубопроводе единичной длины, рассчитывается по формуле
(30)
где – то же, что и в формуле (1);

– то же, что и в формуле (8);

– то же, что и в формуле (20).

Подставив значения в формулу (30), получаем


То есть нагрузка от собственного веса заизолированного трубопровода с перекачиваемым нефтепродуктом
(31)
где – то же, что и в формуле (29);

– нагрузку от собственного веса изоляции, Н / м;

– то же, что и в формуле (30).

Подставив значения в формулу (31), получаем

Предположим, что наш трубопровод уложен в песок. Для песка коэффициент сцепления , угол внутреннего трения грунта удельный вес песка

Среднее удельное давление на единицу поверхности контакта трубопровода с грунтом:
(32)
где – коэффициент надежности по нагрузке от веса грунта, nгр= 0,8;

– высота слоя засыпки от верхней образующей трубопровода до поверхности грунта, ;

– удельный вес песка, ;

– угол внутреннего трения грунта ;

– то же, что и в формуле (31);

– то же, что и в формуле (11).

Подставив значения в формулу (32), получаем

Сопротивление грунта продольным перемещениям отрезка трубопровода единичной длины рассчитывается по формуле
(33)
где – то же, что и в формуле (32);