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);