Расчет газопровода на прочность и устойчивость

Определение толщины стенки трубопровода

Толщина стенки газопровода принимается по ГОСТ Р 50838-95 (ТУ 6-19-352-87 и ТУ 6-49-04719662-120-94) в зависимости от номинального давления, диаметра газопровода и материала трубы.

Расчет на прочность и устойчивость газопровода диаметром 110 мм

Толщина стенки полиэтиленовой (в том числе профилированной) трубы характеризуется стандартным размерным отношением номинального наружного диаметра к номинальной толщине стенки ( ), которое следует определять в зависимости от давления в газопроводе, марки полиэтилена и коэффициента запаса прочности по формуле

 

 

где  - показатель минимальной длительной прочности полиэтилена, использованного для изготовления труб и соединительных деталей, МПа (для ПЭ 80 иэтот показатель равен 8, 0 МПа);

 - рабочее давление газа, МПа, соответствующее максимальному значению давления для данной категории газопровода, МПа;

 - коэффициент запаса прочности, выбираемый в зависимости от условий работы газопровода.

 

Основные параметры и размеры (в мм) полиэтиленовых труб согласно ГОСТ Р 50838-95

Наружный диаметр d.		SDR				Овальность труб, не более,			Расчетная масса 1 м труб, кг для SDR
		17, 6		11		В отрезках	В бухтах, катушках для SDR
		Толщина стенки δ е
Номинальный	Предельное отклонение	Номинальная	Предельное отклонение	Номинальная	Предельное отклонение		17, 6	11	17, 6	11
20 25 32 40 50 63 75 90 110	+ 0, 3 + 0, 3 + 0, 3 + 0, 4 + 0, 4 + 0, 4 + 0, 5 + 0, 6 + 0, 7	- - - - - - 4, 3 5, 2 6, 3	- - - - - - + 0, 6 + 0, 7 + 0, 8	3, 0 3, 0 3, 0 3, 7 4, 6 5, 8 6, 8 8, 2 10, 0	+ 0, 4 + 0, 4 + 0, 4 + 0, 5 + 0, 6 + 0, 7 + 0, 8 + 1, 0 + 1, 1	0, 5 0, 6 0, 8 1, 0 1, 2 1, 5 1, 6 1, 8 2, 2	11, 3 13, 5 16, 5 18, 8 21, 0 24, 0 27, 0 - -	1, 2 1, 5 2, 0 2, 4 3, 0 3, 8 4, 5 5, 4 6, 6	- - - - - - 0, 97 1, 40 2, 07	0, 162 0, 209 0, 276 0, 427 0, 663 1, 05 1, 46 2, 12  3, 14
Примечания. 1. Трубы выпускают в прямых отрезках, бухтах и на катушках, трубы диаметрами 200 и 225 мм - только в прямых отрезках. Длина труб в прямых отрезках должна быть от 5 до 24 м с кратностью 0, 5 м, предельное отклонение длины от номинальной - не более 1 %. Допускается в партии труб в отрезках до 5 % труб длиной менее 5 м, но не менее 3 м. 2. SDR - стандартное размерное отношение.

 

Согласно данному ГОСТу, произведем выбор толщины стенки труб диаметром 110 мм и 25 мм для сооружения системы газоснабжения поселка, рассчитанную на давление 0, 003 МПа.

Таким образом, принимаем, что сооружение поселкового газопровода на давление p = 0, 003 МПа производится из полимерных труб с условным обозначением - труба ПЭ80 MRS 8, 0 МПа ГАЗ SDR17, 6-110x6, 3 ГОСТ Р 50838-95 и труба ПЭ80 MRS 8, 0 МПа ГАЗ SDR11-25x3, 0 ГОСТ Р 50838-95.

Также принимаем, что дальнейшая эксплуатация полиэтиленового газопровода будет происходить при температуре 10 ⁰С.

Нагрузки и воздействия

Расчет газопроводов на прочность и устойчивость выполняется только для открытой прокладки трубопроводов и его следует вести с учетом нагрузок и воздействий, возникающих при их сооружении, испытании и эксплуатации.

Нагрузки, воздействия и их возможные сочетания необходимо принимать в соответствии с требованиями СНиП 2.01.07-85.

Нагрузка от собственного веса единицы длины газопровода (Н/м) должна определяться по формуле:

 

                                                     (1)

 

где р_ст - плотность материала трубы, [кг/м³]; g - ускорение свободного падения, [м/с²]; d_е - наружный диаметр газопровода, [м].

Нагрузку от давления грунта на единицу длины газопровода (Н/м) находят из выражения:

 

                                                               (2)

 

где р_гр - плотность грунта, [кг/м³]; h - расстояние от верха трубы до поверхности земли, [м].

Выталкивающая сила воды, действующая на единицу длины газопровода (Н/м), находящегося ниже уровня грунтовых вод, рассчитывается по формуле:

 

                                                                            (3)

 

где ρ – плотность воды при возможности перехода обводненного грунта в жидко-пластичное состояние, [кг/м³].

При возможности перехода обводненного грунта в жидко-пластичное состояние при вычислении выталкивающей силы следует вместо плотности воды принимать плотность разжиженного грунта. Рабочее (нормативное) давление транспортируемой среды устанавливается проектом.

Нормативная нагрузка на единицу длины газопровода (Н/м) от веса транспортируемой среды должна определяться по формуле:

 

                                                                   (4)

 

где d_i - внутренний диаметр газопровода, м; р_ср - плотность транспортируемой среды при рабочем давлении, кг/м³.

Температурный перепад в материале стенок труб следует принимать равным разности между максимально (или минимально) возможной температурой стенок в процессе эксплуатации и наименьшей (или наибольшей) температурой газопровода непосредственно после его засыпки грунтом (температурой фиксирования расчетной схемы).

Принятые в расчете максимальное и минимальное значения температуры, при которых допускается фиксирование расчетной схемы, должны указываться в проекте или необходимо предусматривать специальные мероприятия по укладке газопровода, предотвращающие возникновение недопустимых продольных напряжений, обусловленных температурным перепадом.

Расчет

Произведем расчет газопровода Ø 25 мм на нагрузки и воздействия, которым он подвержен в процессе его укладки и дальнейшей эксплуатации.

Определим нагрузку от собственного веса единицы длины газопровода (Н/м) по формуле (1):

 

где

 

g = 9, 81 [м/с²];

d_е = 0, 025 [м];

t = 0, 003 [м].

 

Тогда:

 

Определим нагрузку от давления грунта на единицу длины газопровода (Н/м) из выражения (2):

 

 

где р_гр = 2740 [кг/м³], (см. табл. 3, ниже);

 

g = 9, 81 [м/с²];

d_е = 0, 025 [м];

h = 1.5-0, 025 = 1, 475 [м].

 

Определим выталкивающую силу воды, действующую на единицу длины газопровода (Н/м), находящегося ниже уровня грунтовых вод, по формуле (3):

 

где ρ = ρ _ст = 2740, [кг/м³].

g = 9, 81 [м/с²];

d_е = 0, 025 [м].

 

 

Определим нормативную нагрузку на единицу длины газопровода (Н/м) от веса транспортируемой среды по формуле (4):

 

 

где d_i = 0, 019 [м];

р_ср = 0, 013 [кг/м³].

g = 9, 81 [м/с²].

 

⇐ Предыдущая123456Следующая ⇒

Поделиться: