Расчет магистральных трубопроводов на прочность

Важнейший задачей расчета магистрального трубопровода является обеспечение его надежности. В строительных нормах (СНиП 2.05.06-85 «Магистральные трубопроводы») содержатся требования по оптимальным соотношениям предела текучести Расчет магистральных трубопроводов на прочность - №1 - открытая онлайн библиотека т к пределу прочности Расчет магистральных трубопроводов на прочность - №2 - открытая онлайн библиотека , максимальной ударной вязкости Расчет магистральных трубопроводов на прочность - №3 - открытая онлайн библиотека оптимальному относительному удлинению при разрыве Расчет магистральных трубопроводов на прочность - №4 - открытая онлайн библиотека .

Выполнение требований СНиП 2.05.06-85 позволяет предотвратить хрупкое разрушение магистрального трубопровода в процессе его эксплуатации.

Повышенные требование при проектировании трубопроводов предъявляются к сварочным материалам и технологии сварки, они должны обеспечивать равнопрочность сварных стыков основному материалу.

Магистральный трубопровод рассчитывают по методу предельных состояний – рассматривается такое напряженное состояние, характеризуемое величиной Расчет магистральных трубопроводов на прочность - №5 - открытая онлайн библиотека , при котором его дальнейшая эксплуатация становится невозможной. Первое предельное состояние магистрального трубопровода наступает при его разрушении под действием внутреннего давления. Характеристикой несущей способности магистрального трубопровода в этом случае является расчетное сопротивление Расчет магистральных трубопроводов на прочность - №6 - открытая онлайн библиотека , которое назначается по пределу прочности металла трубы Расчет магистральных трубопроводов на прочность - №2 - открытая онлайн библиотека

Расчет магистральных трубопроводов на прочность - №8 - открытая онлайн библиотека . (8.1)

Второе предельное состояние наступает, когда в стенке трубопровода появляются пластические деформации. В этом случае расчетное сопротивление Расчет магистральных трубопроводов на прочность - №9 - открытая онлайн библиотека назначается по пределу текучести материала Расчет магистральных трубопроводов на прочность - №1 - открытая онлайн библиотека т

Расчет магистральных трубопроводов на прочность - №11 - открытая онлайн библиотека . (8.2)

Для обеспечения надежной работы магистрального трубопровода при определении расчетного сопротивления вводят ряд коэффициентов отражающих вероятностный характер различных факторов, влияющих на несущую способность магистрального трубопровода

Расчет магистральных трубопроводов на прочность - №12 - открытая онлайн библиотека (7.3)

Расчет магистральных трубопроводов на прочность - №13 - открытая онлайн библиотека , (7.4)

где Расчет магистральных трубопроводов на прочность - №14 - открытая онлайн библиотека - нормативные сопротивления растяжению (сжатию) металла трубы;

Расчет магистральных трубопроводов на прочность - №15 - открытая онлайн библиотека – коэффициент условий работы магистрального трубопровода;

Расчет магистральных трубопроводов на прочность - №16 - открытая онлайн библиотека – коэффициент надежности по материалу;

Расчет магистральных трубопроводов на прочность - №17 - открытая онлайн библиотека – коэффициент надежности по назначению трубопровода.

Нормативные сопротивления металла трубы и сварных соединений Расчет магистральных трубопроводов на прочность - №18 - открытая онлайн библиотека и Расчет магистральных трубопроводов на прочность - №19 - открытая онлайн библиотека следует принимать равными соответственно минимальным значениям временного сопротивления и предела текучести, принимаемым по государственным стандартам и техническим условиям на трубы.

Коэффициент условий работы трубопровода m показывает возможное несоответствие принятой расчетной схемы реальной конструкции, а также отражает влияние последствий разрушения магистрального трубопровода на здоровье людей и стоимость выплаты ремонтно-восстановительных работ.

Коэффициент условий работы трубопровода при его расчете на прочность, устойчивость и деформативность принимается по таблице 1 СНиП 2.05.06-85 в зависимости от категории трубопровода и его участка. Категория участка магистрального трубопровода принимается по таблицам 2,3 в зависимости от назначения участка трубопровода.

В зависимости от указанных факторов установлены три значения коэффициента условий работы m:

· Расчет магистральных трубопроводов на прочность - №15 - открытая онлайн библиотека =0,9 – для обычной линейной части магистрального трубопровода (категории участков III –IV);

· Расчет магистральных трубопроводов на прочность - №15 - открытая онлайн библиотека =0,75 – для переходов магистрального трубопровода через водные преграды, железнодорожные и автомобильные дороги, трудно проходимые болота; для участков примыкающих к компрессорным станциям, узлам пуска и приема очистных устройств (категории участков I – II).

· Расчет магистральных трубопроводов на прочность - №15 - открытая онлайн библиотека =0,6 – для наиболее ответственных участков: трубопроводов внутри зданий, в пределах территорий компрессорных, газораспределительных и нефтеперекачивающих станций, станций подземного хранения газа; для переходов нефтепроводов диаметром 1020 мм и более через водные преграды (категория участка В).

Коэффициент надежности по материалу Расчет магистральных трубопроводов на прочность - №23 - открытая онлайн библиотека отражает: возможное уменьшение предела прочности Расчет магистральных трубопроводов на прочность - №24 - открытая онлайн библиотека металла по сравнению с нормативным значением; возможность уменьшения толщины стенки трубы по сравнению с номинальным значением; надежность конструкции трубы (зависит от технологии производства, т.е. способа изготовления, уровня контроля сварных соединений и основного металла); пластичность свойств трубных сталей. Таким образом, коэффициент Расчет магистральных трубопроводов на прочность - №23 - открытая онлайн библиотека отражает, как качество металла трубы, так и уровень технологического обеспечения трубного производства. Коэффициент надежности по материалу принимается по таблицам 9, 10 СНиП 2.05.06-85.

Коэффициент надежности по назначению трубопровода Расчет магистральных трубопроводов на прочность - №17 - открытая онлайн библиотека впервые был введен в 1975 г. в связи с увеличением диаметра сооружаемых магистральных трубопроводов и увеличением рабочего давления продукта. Коэффициент Расчет магистральных трубопроводов на прочность - №17 - открытая онлайн библиотека принимается по таблице 11 СНиП 2.05.06-85.

Коэффициент надежности учитывает следующие эксплуатационные факторы:

· с увеличением диаметра трубы возрастает поверхность контакта с грунтом; поэтому при деформациях грунта магистральный трубопровод большого диаметра находятся в более тяжелых условиях;

· с увеличением диаметра трубы резко возрастает её изгибная жесткость, поэтому при укладке может не обеспечиваться опирание трубы на дно траншеи по всей длине. В связи с этим возможно возникновение дополнительных изгибных напряжений;

· с увеличением диаметра возрастает металлоемкость трубопровода, общая длина сварных стыков и объем наплавленного металла, поэтому вероятность возникновения технологических дефектов повышается;

· с увеличением внутреннего давления продукта Расчет магистральных трубопроводов на прочность - №28 - открытая онлайн библиотека и диаметра магистрального трубопровода возрастает пропускная способность системы, отказ которой может привести к большим экономическим потерям.