Обеспечение кольцевой формы поперечных сечений газопровода и проверка условий местной устойчивости стенок

Проверка обеспечения кольцевой формы сечения подземного газопровода должна выполняться с учетом полной линейной нагрузки (Н/м), приведенной к вертикальной плоскости, проходящей через ось трубы:

 

                                                                 (1)

где β - коэффициенты приведения нагрузок; Q - равнодействующие вертикальных нагрузок на газопровод (от давления грунта, равномерно распределенной нагрузки на поверхности засыпки, нагрузки от веса трубопровода и транспортируемой среды, нагрузки от гидростатического давления грунтовых вод), [Н/м].

Нагрузка на газопровод от давления грунта (Н/м) рассчитывается по следующим формулам:

 

                                                                   (2)

 

где В - ширина траншеи по уровню верха газопровода, [м]; К_гр - коэффициент вертикального давления грунта определяется по табл. 2, зависящий от глубины заложения трубопровода и вида грунта; d_e – наружный диаметр трубы; q_m - нагрузка от давления грунта на единицу длины газопровода [Н/м], определяемая по формуле:

 

                                                                 (3)

 

где ρ _m – объемный вес грунта, [кг/м³], определяемый по табл. 3 в зависимости от вида грунта; g – ускорение свободного падения, g = 9, 81 [м/с²]; h – расстояние от верхней кромки трубы до поверхности земли.

 

Таблица 2.

Коэффициент вертикального давления грунта К_гр

Глубина заложения газопровода, м.	Пески, супеси, суглинок твердый.	Суглинок пластинчатый, глина твердой консистенции.
2	0, 67	0, 70

Таблица 3.

Объемный вес грунта ρ _m

Вид грунта.	Объемный вес грунта ρ m, г/см3
глины	2, 74

 

Нагрузка на основание траншеи [Н/м] от собственного веса газопровода и транспортируемой среды вычисляют следующим образом:

 

                                                                               (4)

 

где q_q – собственный вес единицы длины газопровода, [Н/м], определяемая по формуле:

 

                                                                             (5)

 

где m_q – расчетная масса 1-го метра трубы газопровода, принимаемая согласно ГОСТ Р 50838 – 95.

Нагрузка от выталкивающей силы воды на обводненных участках:

 

                                                                               (6)

 

где q_w – нагрузка от выталкивающей силы воды, действующая на единицу длины газопровода, [Н/м], определяемая по формуле:

 

                                                                      (7)

 

где ρ _w - объемный вес обводненного грунта, [кг/м³].

Нагрузка от движения транспортных средств:

 

                                                                      (8)

 

где γ _Т – коэффициент нагрузки, зависящий от вида транспорта:

· для нагрузки от автомобильного транспорта – 1, 4;

· для нагрузки от гусеничного транспорта – 1, 1;

q_Т – нагрузка на единицу длины трубопровода, при движении через место его заложения транспортного средства, принимаемое в зависимости от глубины заложения газопровода.

Значения коэффициентов приведения нагрузок принимаются следующими: коэффициенты β ₁, β ₂ – по таблице 4:

 

Таблица 4.

Укладка на:	Β 1	Β 2
Спрофилированное основание под углом охвата: 700	0, 55	0, 35

 

коэффициенты β ₃, β ₄ – принимаются равными единице: β ₃ = β ₄ = 1.

Параметр жесткости сечения газопровода определяется по формуле:

 

                                       (9)

 

где SDR - стандартное размерное отношение:

 

 

E(t_e) – модуль ползучести материала трубы при растяжении в зависимости от проектного срока эксплуатации газопровода;

µ - коэффициент Пуассона, µ = 0, 43.

Для обеспечения прочности и устойчивости круглой формы поперечного сечения газопровода должно соблюдаться условие:

 

                                                  (10)

 

где P_r – внешнее радиальное давление, принимаемое равным:

· для необводненных участков, P_r = 0;

· для обводненных участков,

P_кр – критическое давление, в качестве которого принимается меньшее значение, определяемое по формулам:

 

 

Е_гр – модуль деформации грунта засыпки, [МПа], определяемый из таблицы 5:

 

Таблица 5

Грунты.	Егр, МПа
Глина	1, 5

 

Расчет

Произведем расчет газопровода Ø 25 мм на прочность и устойчивость.

Определим полную эквивалентную нагрузку и её составляющие.

 

Определим нагрузку на газопровод от давления грунта [Н/м], по формуле (1):

 

 

Принимаем:

1. укладка трубопровода производится в траншею с вертикальными стенками, тогда ширина траншеи по уровню верха газопровода В считаем равной:

 

2.

3. К_гр = 0, 7 (см. табл. 2);

4. d_e = 25 [мм] = 0, 025 [м];

5. ρ _m = 2, 74 [г/см³] = 2740 [кг/м³] (см. табл. 3);

6. g = 9, 81 [м/с²];

7.

 

Тогда:

 

 

 

Определим нагрузку на основание траншеи от собственного веса газопровода и транспортируемой среды по формуле (4):

m_q = 0, 209 [кг] (см. табл. 1).

 

 

Определим нагрузку от выталкивающей силы воды на обводненных участках по формуле (6):

 

Принимаем, что ρ _w = ρ _m = 2, 74 ·10³ [кг/м³].

 

Тогда:

 

 

Определим нагрузку от движения транспортных средств по формуле (8): Предполагаем, что трубопровод прокладывается в месте, где в основном двигается автомобильный транспорт.

 

γ _Т = 1, 4;

q_Т = 9 [кН/м²];

 

Определим значения коэффициентов приведения нагрузок β ₁, β ₂ по таблице 4:

 

β ₁ = 0, 55, β ₂ = 0, 35.

Определим параметр жесткости сечения газопровода по формуле (9):

 

SDR = 11;

 

E(t_e) = 250 [МПа] ( определяем в зависимости от температуры транспортируемой среды, т.е. 10 ⁰С, при напряжении в сечении стенки трубы 2, 5 МПа);

 

µ = 0, 43.

 

Определим внешнее радиальное давление P_r:

 

 

Определим критическое давление P_кр:

 

Е_гр = 1, 5 [МПа];

 

Принимаем значение критического давления P_кр = 0, 396 [МПа].

Проверим выполнение условия обеспечения прочности и устойчивости круглой формы поперечного сечения газопровода:

 

 

Условие прочности и устойчивости выполняется.

Расчет времени сварки стыка Ø 110 мм нагретым элементом и Ø 25 мм муфтой с закладным нагревательным элементом, и общее время сварки.

Определим общее количество стыков трубопровода Ø 110 мм, которое нам необходимо сварить, при условии, что длина одной трубы l = 12 м, а общая протяженность трубопровода Ø 110 мм равна L₁ = 5400

Тогда:

 

 

Определим общее количество стыков трубопровода Ø 25 мм которое нам необходимо сварить, при условии, что количество домов, к которым необходимо подвести газ, равно 28 шт., т.е. 28 отводов. Таким образом, нам необходимо рассчитать время сварки: 28-седловых отводов.

Произведем расчет времени сварки одного стыка трубопровода Ø 110 мм:

 

 

t_нагр – время нагрева торцов труб, t_нагр = 70 сек.;

t_п – время технологической паузы между окончанием нагревания и началом осадки, t_п = 4сек.;

t_охл – время охлаждения, t_охл = 6 мин.;

t_д – время нарастания давления осадки, t_д = 5 сек.

Тогда:

 

 

Теперь определим общее время сварки 450-ти стыков трубопровода Ø 110 мм:

 

 

Время приварки одного седлового отвода равно: t_сд2 = 50 сек.

Тогда общее время сварки -ти седлового отвода равно:

 

 

Определим общее время сварки 28-ти электросварных муфт для соединения седловых отводов с трубами Ø 25 мм, при условии, что время их сварки равно t_св3 = 40 сек., а время охлаждения равно t_охл3 = 4 мин.

Тогда:

 

 

Посчитаем все время, которое сварщики потратят на сварку всего оборудования:

 

Технологическая карта

Карта технологического процесса сварки полимерных труб ПЭ80 Ø 25 мм с применением муфт с закладными нагревателями.

Наименование изделия - контрольное сварочное соединениеХарактеристика труб (деталей) – завод изготовитель - ООО «Агригазполимер»

НД- СП 42-101-2003, СП 42-105-2003 -марка материала - ПЭ80

Способ сварки – ЗН -дата выпуска – сентябрь 2007 г.

Сварочное оборудование – ЗНШ

-номер сертификата ТУ 6-19-352-87^*

-диаметр трубы – 25 мм

-толщина стенки/ SDR – 3, 0 мм/ 11

 

ФИО сварщика__________________

Клеймо сварщика________________

 

Технологические параметры сварки труб с применением муфт с закладными нагревателями (в соответствии с СП 42-101-2003)

Температура окружающего воздуха, °С.                Наружный диаметр, мм. Толщина стенки, мм. SDR Время сварки (t_свар), сек. Время охлаждения после сварки (t_охл), мин.

 

0 ÷ 20 25 3, 0 11 50 3

 

Дополнительные технологические требования по сварке:

- обрезать трубы, предназначенные для сварки под прямым углом к их осям;

- отметить на концах трубы зону сварки на длину не менее 0, 5 длины фитинга от торцов;

- произвести механическую очистку поверхностей труб в зоне сварки от оксидного слоя на глубину 0, 1-0, 2 мм;

- снять фаски на наружной и внутренней поверхностях торца трубы;

- произвести обозначение зоны сварки;

- нанести маркерные полосы на поверхность труб на расстоянии 0, 5 длины фитинга от торца трубы;

- вставить концы труб в фитинг и подключить его к сварочному аппарату;

- зафиксировать положения труб в позиционере или на выравнивающих опорах

- ввести с помощью считывающего карандаша в сварочный аппарат параметры режима сварки, указанные в штрихкоде на этикетке фитинга;

- включить сварочный аппарат и произвести сварку соединения;

- проставить клеймо сварщика маркером на наружной поверхности трубы;

- удалить контрольное сварное соединение из установки и провести визуальный и измерительный контроль сварного соединения.

 

Требования к контролю качества

Метод контроля	Наименование (шифр) НД	Объем контроля (%, кол-во обр.)
1.Визуальный и измерительный	СП 42-101-2003 СП 42-105-2003	100%
2.Испытание на сплющивание	СП 42-101-2003 СП 42-105-2003	³ 2

 

Разработал Ковцур В.В

 

(подпись, дата)

Технология укладки газопроводов из полиэтиленовых труб (общие положения)

 

При строительстве газопроводов из полиэтиленовых труб укладку трубопровода в траншею необходимо выполнять не ранее 30 мин после сварки последнего стыка и при температуре не ниже -15 °С и не выше +30 С.

При укладке трубопроводов при более низкой температуре наружного воздуха необходимо организовать их подогрев до требуемой температуры. Это условие может быть выполнено путем пропуска подогретого воздуха через подготовленный к укладке трубопровод или предварительного подогрева катушек или бухт в специальных тепляках. При этом температура воздуха не должна быть более +60 °С.

Для предотвращения образования остаточных напряжений в трубопроводе при его укладке в траншею в жаркий период необходимо соблюдать условие, при котором температура трубы была бы не выше +30 °С. Это условие может быть выполнено путем укладки трубопровода в наиболее холодное время суток или присыпкой мягким грунтом или песком. Присыпка защищает трубопровод от удлинения или укорочения при температурных изменениях. Это требование действующих нормативов было основано на опыте строительства полиэтиленовых газопроводов в южных районах страны. Там из-за несоблюдения этих требований кроме наличия значительных продольных напряжений наблюдалась потеря устойчивости трубных плетей, уложенных в траншею, но не присыпанных по всей длине слоем грунта. Потеря устойчивости на неприсыпных участках сопровождалась в наиболее жаркое время суток " выбросом" труб из траншеи.

Для снижения напряжений в трубах от температурных изменений и обеспечения необходимой надежности газопровода в процессе эксплуатации его укладку в траншею при температуре свыше +10 °С осуществляют «змейкой» и засыпку выполняют в наиболее холодное время суток. Это объясняется тем, что перед засыпкой траншеи трубопровод в зависимости от температуры окружающего воздуха приобретает ту или иную форму. В летнее время он имеет форму горизонтальной «змейки», а в холодное время года распрямляется. В грунте за счет защемления он сохраняет ту форму, которая была у него перед засыпкой. Поэтому форма засыпанного газопровода не влияет на его температурные напряжения. При температуре окружающего воздуха ниже 0 °С засыпку трубопровода производят в самое теплое время суток.

В зимний период трубопровод укладывается на талый грунт. В случае промерзания дна траншеи осуществляют подсыпку дна траншеи мелкогранулированным грунтом. Засыпку трубопровода смерзшимся грунтом необходимо выполнять только после присыпки трубопровода мелкогранулированным грунтом или песком.

Перед укладкой трубы тщательно осматривают с целью обнаружения трещин, подрезов, рисок и других механических повреждений.

При прокладке трубопроводов протяженностью 1000 м и более их возможно монтировать готовыми секциями, которые изготавливают в условиях базы, затем их развозят и раскладывают вдоль трассы, где из них изготавливают плети. При небольшой длине трассы монтаж трубопровода целесообразно вести на бровке из отдельных труб путем последовательного их наращивания в плеть.

⇐ Предыдущая123456Следующая ⇒

Поделиться: