Определение толщины стенки трубопровода

Подземные трубопроводы следует проверять на прочность, деформативность и общую устойчивость в продольном направлении и против всплытия.

Толщину стенки трубы находят исходя из нормативного значения временного сопротивления на разрыв, диаметра трубы и рабочего давления с использованием предусмотренных нормами коэффициентов.

Расчетную толщину стенки труб д, см следует определять по формуле:

где n — коэффициент перегрузки;

Р — внутреннее давление в трубопроводе, МПа;

Dн — наружный диаметр трубопровода, см;

R1 — расчетное сопротивление металла труб растяжению, МПа.

Расчетные сопротивления материала труб растяжению и сжатию.

R1 и R2, МПа определяются по формулам:

;

.

где m — коэффициент условий работы трубопровода;

k1, k2-коэффициенты надежности по материалу;

kн — коэффициент надежности по назначению трубопровода.

Коэффициент условий работы трубопровода принимаем равным m=0,75.

Коэффициенты надежности по материалу принимаем k1=1,34; k2=1,15.

Коэффициент надежности по назначению трубопровода выбираем равным kн=1,0.

Вычисляем сопротивления материала труб растяжению и сжатию соответственно по формулам (2) и (3).

;

Определяем толщину стенки по формуле (1).

Принимаем предварительное значение толщины стенки д=12 мм.

Внутренний диаметр трубопровода Dвн вычисляется по зависимости.

Продольное осевое напряжение от расчётных нагрузок и воздействий упр. N, МПа определяем по формуле.

где б — коэффициент линейного расширения, град-1,б=0,12 град-1 ;

Е — модуль упругости материала трубы, МПа, Е=206 000 МПа;

?t — расчётный температурный перепад, ?С, ?t =55?С;

мплкоэффициент поперечной деформации Пуассона пластической стадии.

работы металла, мпл=0,3.

Коэффициент, учитывающий двухосное напряженное состояние металла труб Ш1, определяется по формуле.

.

Подставляем значения в формулу (6) и вычисляем коэффициент, учитывающий двухосное напряженное состояние металла труб.

Расчётная толщина стенки с учётом влияния осевых сжимающих напряжений определяется по зависимости.

Принимаем значение толщины стенки д=12 мм.

Проверка трубопровода на прочность производится по условию.

.

где Ш2 — коэффициент, учитывающий двухосное напряжённое состояние металла труб.

Коэффициент Ш2 определяем по формуле где укц — кольцевые напряжения от расчётного внутреннего давления, МПа.

Кольцевые напряжения укц, МПа определяем по формуле.

Подставляем полученный результат в формулу (9) и находим коэффициент.

Определяем максимальное значение отрицательного температурного перепада? t_,?С по формуле Определяем максимальное значение положительного температурного перепада? t+, ?С по формуле.

Рассчитываем условие прочности (8).

• 69,4<0,38· 285,5
• 69,4<108,49

Условие прочности выполняется.

Произведём проверку трубопровода на недопустимые пластические деформации.

Определяем кольцевые напряжения от нормативного (рабочего) давления ункц, МПа по формуле.

Коэффициент Ш3, учитывающий двухосное напряжённое состояние металла труб определяем по формуле Минимальный радиус изгиба оси трубопровода с, см определяем по зависимости.

где мупр — коэффициент упругости металла трубы, равный мупр=0,3.

Подставляем значения в формулу (15) и рассчитываем минимальный радиус изгиба оси трубопровода.

Минимально допустимый радиус упругого изгиба должен быть не менее с1200Dн. Принимаем для дальнейших расчётов минимальный радиус упругого изгиба оси трубопровода с=1500 м. [6].

Положительное значение продольного напряжения от нормативных нагрузок и воздействий унпр (+), МПа определяем по формуле Отрицательное значение продольного напряжения от нормативных нагрузок и воздействий унпр (-), МПа определяем по формуле.

Принимаем в расчёте большее по модулю значение из унпр (+) и унпр (-), т. е. у = -133,6 МПа. Так как принятое значение напряжения меньше ноля, то уточнённое значение коэффициента Ш3=0,485.

Проводим проверку трубопровода на недопустимые пластические деформации по условиям.

Подставив значения, получаем следующие зависимости на недопустимые пластические деформации.

• 133,6<142,7
• 195,7<294,2

Условие проверки трубопровода на недопустимые пластические деформации выполняется.