Розрахунок товщини стінки трубопроводу Перевірка товщини стінки на міцність і деформацію Розрахунок стійкості трубопроводу на водному переході Розрахунок тягового зусилля, підбір троса і тягового механізму

Розрахунок товщини стінки трубопроводу. Перевірка товщини стінки на міцність і деформацію. Розрахунок стійкості трубопроводу на водному переході. Розрахунок тягового зусилля, підбір троса і тягового механізму

Фрагмент тексту роботи

2 Розрахунок товщини стінки трубопроводу

Вибираємо трубу виробництва Волзького трубного заводу, виготовлену по ТУ-14-3-1976-99 з наступними характеристиками: марка стали К56, тимчасовий опір розриву sв = 550 МПа, межа плинності sт = 441 МПа, коефіцієнт надійності по металу труби к1 = 1, 4 [3].

У загальному випадку товщину стінки трубопроводу d згідно СНиП 2.05.06-85 * [1] можна визначити наступним чином

,

де y1 - коефіцієнт двовісного напруженого стану металу труб;

nр - коефіцієнт надійності за навантаженням від внутрішнього тиску, nр = 1,1 (для нафтопроводів і нафтопродуктопроводів діаметром менше 700 мм) [1];

р - внутрішній тиск в трубопроводі;

Dн - зовнішній діаметр трубопроводу;

R1 - розрахунковий опір матеріалу і його можна розрахувати за формулою:

,

де - нормативний опір матеріалу, залежне від марки стали, і в розрахунках приймається = sв;

m - коефіцієнт умов роботи трубопроводу. для першої категорії трубопроводів m = 0,75 [1];

к1 - коефіцієнт надійності по металу, для даної марки стали к1 = 1,4 [3];

кн - коефіцієнт надійності за призначенням, для трубопроводу з умовним діаметром 500 мм кн = 1 [1].

 МПа.

При розтягують поздовжніх осьових напружених sпрN >0 коефіцієнт y1 = 1.

При S пр N <0 y1 визначається за формулою

.

Оскільки розтягують поздовжні осьові напруги в трубі діють завжди, а стискають не у віх випадках, то спочатку приймаємо y1 = 1.

Розрахуємо попередню товщину стінки

Уточнюємо отримане значення по ГОСТ і приймаємо? = 7 мм [2].

Поздовжні осьові напруги розрахуємо за формулою

,

де Dt - розрахунковий перепад температур;

m - коефіцієнт Пуассона, m = 0,3 [2];

at - коефіцієнт лінійного розширення металу, at = 1,2? 10 -5 1/0 С [2];

Е - модуль Юнга, Е = 2,06 № 10 5 МПа [2];

nt - коефіцієнт надійності по температурі, nt = 1 [2];

Dвн - внутрішній діаметр трубопроводу.

мм.

Розрахунковий перепад температур Dt

0 С,

0 С.

Розрахуємо поздовжні напруження S пр N

З останнього бачимо, що в трубі діють як розтягують, так і стискають поздовжні осьові напруги, отже необхідно розрахувати випадок при S пр N <0.

.

Для отриманого значення коефіцієнта y1 розрахуємо товщину стінки

Так як отримане значення товщини стінки менше раніше обраного уточненого значення, то остаточно приймаємо трубу 530? 7.

3 Перевірка товщини стінки на міцність і деформацію

Підземні і наземні (в насипу) трубопроводи відповідно до норм СНиП 2.05.06-85 * [1] перевіряються на міцність в поздовжньому напрямку і на відсутність неприпустимих пластичних дефомаціі.

Міцність в поздовжньому напрямку перевіряється за умовою

,

де y- коефіцієнт, що враховує двовісне напружений стан металу труб, при розтягуючих осьових поздовжніх напругах () y = 1,0, при стискають () визначається за формулою

,

де - кільцеві напруги в стіні труби від розрахункового внутрішнього тиску, що визначаються за формулою

s =;

s =.

y =.

= 258,552<294,643, що задовольняє умові;

=? - 36,094?<, умова виконується.

Для запобігання неприпустимих пластичних деформацій трубопроводів в поздовжньому і кільцевому напрямках перевірку проводять за умовами

;

,

де s- максимальні поздовжні напруження в трубопроводі від нормативних навантажень і впливів;

y- коефіцієнт, що враховує двовісне напружений стан металу труби;

- кільцеві напруги в стінках трубопроводу від нормативного внутрішнього тиску;

- нормативне опір матеріалу, залежне від марки стали і в розрахунках приймається = sт = 441 МПа.

Кільцеві напруги від дії нормативного внутрішнього тиску

,

 МПа.

Умова виконується

.

Коефіцієнт y визначається за формулою

Поздовжні напруження визначаємо за формулою

,

де rmin - мінімальний допустимий радіус вигину труби;

m - коефіцієнт Пуассона, m = 0,3 [2].

Необхідно враховувати, що при < 0 /> 0,712, а при 0, y

Для позитивного температурного перепаду:

а);

б).

Для найменшого від`ємного значення условіевиполняется

МПа.

Для негативного температурного перепаду:

а);

б).

Для найбільшого позитивного значеніяусловіевиполняется

МПа.

Пластичні деформації трубопроводу в поздовжньому і кільцевому напрямках не перевищують допустимих.

4 Розрахунок стійкості трубопроводу на водному переході

Рівняння стійкості підводного трубопроводу згідно СНиП 2.05.06-85 * має такий вигляд

,

де n б - коефіцієнт надійності за матеріалом баластування, nб = 0,9 для залізобетонних пригрузів [2];

кн.в - коефіцієнт надійності проти спливання, кн.в = 1,1 для руслових ділянок переходів при ширині річки до 200 м [1];

qізг - розрахункове навантаження, що забезпечує пружний вигин трубопроводу відповідний рельєфу дна траншеї;

qв - розрахункова виштовхує сила води, що діє на трубопровід;

qверт - величина пригруза, необхідна для компенсації вертикальної складової Ру гідродинамічного впливу потоку на одиницю довжини трубопроводу, qверт = Ру;

qг - величина пригруза, необхідна для компенсації горизонтальної Рх складової гідродинамічного впливу потоку на одиницю довжини трубопроводу,

до- коефіцієнт тертя труби об грунт при поперечних переміщеннях, для супеси к = 0,45 [2];

qдоп - навантаження від ваги перекачується, qдоп = 0 (тобто припускаємо трубопровід опорожнен - ​​продукт відсутній);

Qтр - розрахункове навантаження від власної ваги трубопроводу.

Розрахункова виштовхує сила води, що діє на трубопровід

,

де Dн.ф. - зовнішній діаметр офутерована трубопроводу.

На підводному переході застосовується посилена ізоляція. Для ізоляції трубопроводу вибираємо бітумну ізоляцію товщиною? З = 6 мм, щільністю? Біт = 1030 кг / м 3.

На трубопроводі використовується дерев`яна футерування товщиною? Ф = 30 мм.

 Н / м.

Горизонтальна складова гідродинамічного впливу потоку

,