Расчет несущей способности трубопровода

⇐ ПредыдущаяСтр 3 из 8Следующая ⇒

Прочностной расчет трубопроводов осуществляется по методу предельных состояний. Сущность метода заключается в том, что рассматривается такое напряженное состояние трубопровода, при котором дальнейшая его эксплуатация невозможна. Первое предельное состояние – несущая способность трубопровода (разрушение его под воздействием внутреннего давления), второе – предельно допустимые деформации. Характеристикой несущей способности трубопровода является временное сопротивление металла труб (предел прочности). При расчете на предельно допустимые деформации используется предел текучести материала трубы.

В качестве основных прочностных характеристик металла трубы в расчетах трубопроводов используются нормативные сопротивления растяжению (сжатию). Нормативные сопротивления и принимаются, соответственно, равными минимальным значениям временного сопротивления и предела текучести . Расчетные сопротивления и определяются по формулам

, (6.23)

, (6.24)

где m – коэффициент условий работы трубопровода, равный 0, 6 для участков трубопроводов категории «В», 0, 75 для участков категорий I и II и 0, 9 для участков категорий III и IV; – коэффициенты надежности по материалу; – коэффициент надежности по назначению трубопровода (СНиП 2.05.06-85).

Номинальная толщина стенки d трубопровода определяется согласно СНиП 2.05.06-85 следующим образом:

. (6.25)

Если при этом продольные осевые напряжения, определяемые от расчетных нагрузок и воздействий (температурный перепад и внутреннее давление)

(6.26)

будут иметь отрицательное значение ( ), то величина d корректируется по формуле

, (6.27)

где y₁ – коэффициент, учитывающий двухосное напряженное состояние металла труб, определяемый при сжимающих продольных осевых напряжениях ( ) по формуле

. (6.28)

Толщина стенки трубопровода, определенная по формулам (6.25) и (6.27), округляется в большую сторону до ближайшей номинальной в соответствии с сортаментом на трубы.

Принятая толщина стенки труб должна быть не менее 1/140 значения наружного диаметра труб, но не менее 3 мм для труб условным диаметром D £ 200 мм и не менее 4 мм для труб условным диаметром D > 200 мм.

Приведенная методика расчёта представляет собой итерационный процесс, т.к. в выражение (6.26) для определения требуется подставить значение d, уточняемое далее в формуле (6.27), после чего значение принимаемой по сортаменту толщины стенки может измениться и вычисление приходится повторять с новым значением d.

Подземные и наземные (в насыпи) трубопроводы в соответствии со СНиП 2.05.06-85 проверяются на прочность в продольном направлении и на отсутствие пластических деформаций.

Прочность в продольном направлении проверяется по условию

, (6.29)

где – соответственно, продольные осевые напряжения и расчетное сопротивление металла труб, МПа, определяемые па формулам (6.26) и (6.23); y₂ – коэффициент, учитывающий двухосное напряженное состояние металла труб, при растягивающих осевых продольных напряжениях ( ) y₂ = 1, 0, при сжимающих ( ) определяется по формуле

, (6.30)

где – кольцевые напряжения в стене трубы от расчетного внутреннего давления.

Для предотвращения недопустимых пластических деформаций трубопровода в продольном направлении проверку производят по условию (6.2), а в кольцевом направлении по условию

, (6.31)

где – кольцевые напряжения в стенках трубопровода от нормативного внутреннего давления, МПа.

Если одно из проверяемых условий не выполняется, следует либо подобрать другую марку стали с лучшими механическими характеристиками, либо увеличить толщину стенки трубы до ближайшей большей по сортаменту, и повторить расчет.

Технология сооружения подземных трубопроводов

В нормальных условиях

Все работы, связанные с сооружением магистральных нефте- и продуктопроводов можно разделить на подготовительные и основные.

Цель подготовительных работ – обеспечение возможности выполнения основных видов работ по прокладке трубопровода, а также работ по строительству переходов его через естественные и искусственные преграды. Подготовительные работы выполняются с некоторым опережением основных видов работ. Во время подготовительных работ производится разбивка трассы, установка знаков по оси трассы и границам строительной полосы, производится очистка полосы отвода от леса, кустарника, пней, валунов; срезка крутых продольных и поперечных склонов; строительство временных и постоянных подъездных и вдольтрассовых автомобильных дорог; строительство водопропускных, водоотливных и осушительных сооружений и т.д.

К основным работам по сооружению газопроводов относятся транспортные, сварочно-монтажные, земляные и изоляционно-укладочные работы.

К транспортным работам относят выгрузку труб из железнодорожных полувагонов, погрузку труб на автотранспорт, транспортировку их на трубосварочные базы, к местам промежуточного складирования или непосредственно на трассу; транспортировку готовых секций на трассу и работы связанные с их разгрузкой на трассе.

Сварочно-монтажные работы при строительстве линейной части магистральных трубопроводов можно разделить на две группы:

· работы, выполняемые на трубосварочных базах (сборка и поворотная сварка отдельных труб в секции длиной, как правило, 36 м, гнутьё труб – изготовление кривых вставок);

· работы, выполняемые непосредственно на трассе трубопровода (неповоротная сварка секций труб в плети длиной 1¸ 5 км или сплошную нитку длиной 45 км и более), врезка катушек, задвижек и камер приёма и пуска скребка.

При изготовлении секций труб на трубосварочных базах последовательность выполнения основных операций такова: подготовка труб к сварке; сварка первого слоя шва; сварка последующих слоёв шва. Стыки труб собирают на сборочных стендах с помощью внутренних центраторов.

Все сварные соединения трубопроводов контролируют физическими методами контроля. Контроль их качества регламентируется СНиП III-42-80.

На строительстве линейной части магистральных трубопроводов земляные работы выполняют по разным технологическим и организационным схемам. Выбор схем зависит от конструктивных схем прокладки трубопроводов, типа грунтов, времени проведения работ и т.д.

При подземной прокладке трубопроводов к земляным работам относят: рытьё траншеи (в основном роторными и одноковшовыми экскаваторами); засыпку уложенного в траншею трубопровода бульдозерами или роторными траншеезасыпателями. В соответствии со СНиП III-42-80 размеры и профили траншей устанавливают проектом в зависимости от диаметра трубопровода, характеристики грунтов, гидрогеологических, рельефных и других условий строительства.

На участках врезки кривых вставок ширину траншеи по дну увеличивают в 2 раза, а при балластировке трубопроводов железными пригрузами и закреплении анкерными устройствами – до 2, 2 D_н.

Основной объём работ по рытью траншей выполняют роторными экскаваторами. Одноковшовые экскаваторы используют на участках трассы с водо-насыщенными грунтами, на всех участках врезки кривых вставок трубопровода, в местах установки линейной арматуры, при промерзании грунтов и т.д.

При выполнении земляных работ проводятся рекультивационные работы, связанные со снятием и последующим размещением слоя плодородного грунта на строительной полосе.

На строительстве магистральных трубопроводов изоляция и укладка трубопровода в траншею объединены в один процесс, называемый изоляционно-укладочными работами, которые выполняют механизированная изоляционно-укладочная колонна. Механизированная колонна выполняет следующие операции:

· на торец трубы насаживается очистно-изоляционная машина (или очистная и изоляционная);

· краны-трубоукладчики приподнимают начальный участок плети трубопровода на высоту обеспечивающую движение по плети очистно-изоляционной машины (или очистной и изоляционной);

· колонна движется синхронно – очистно-изоляционная машина непрерывно, за исключением технологических остановок, а краны-трубоукладчики прерывисто;

· очистной блок (или очистная машина), роторы которого оснащены металлическими скребками и щетками, очищает трубопровод от грязи, окалины, ржавчины, пыли до металлического блеска и одновременно наносит на трубопровод битумную грунтовку; изоляционный блок – (или изоляционная машина) на загрунтованную поверхность наносит изоляционное покрытие;

· перемещаясь по ходу работ, краны-трубоукладчики надвигают плеть трубопровода в строну траншеи и укладывают изолированный трубопровод на дно траншеи.

Это так называемый совмещенный метод ведения изоляционно-укладочных работ. Кроме этого метода применяется и раздельный метод ведения работ, при котором трубопровод после его очистки и изоляции укладывается на лежки на бровке траншеи и затем, спустя некоторое время, трубопровод с помощью трубоукладчиков опускают на дно траншеи.

При укладке трубопровода в траншею в стенках трубы возникают напряжения изгиба, величина которых зависит от высоты подъёма трубы, числа трубоукладчиков и расстояния между ними. ВНИИСТ провел испытания по укладке трубопроводов в траншею с замером напряжений и предложил соблюдать условия при их укладке:

ü высота подъёма труб не более 1 м;

ü расстояние между трубоукладчиками от 25 до 45 м в зависимости от диаметра трубопровода;

ü спуск трубопровода в траншею при раздельном способе ведения работ вести не менее чем тремя трубоукладчиками с соблюдением их равномерной загрузки;

ü резкие изгибы трубопровода, как в вертикальном, так и в горизонтальном планах не допускается;

ü чтобы избежать появления в трубопроводе при его укладке продольных напряжений, возникающих при подвижке плети к месту укладки следует предусматривать небольшие запасы длины в виде изгиба в плане.

При изоляции магистральных трубопроводов в трассовых условиях полимерными лентами появляются дефекты, которые необходимо устранить. Причины появления дефектов разнообразны:

ü неравномерность нахлестов ленты из-за плохой торцовки рулонов;

ü образование складок, гофр, морщин, неравномерность нахлестов – не отрегулирована машина, неправильно выбран угол наклона шпуль, чрезмерное или недостаточное натяжение;

ü плохая прилипаемость ленты – несплошность клеевого слоя или не выдержан температурный режим нанесения ленты;

ü прокол изоляционного покрытия – плохо очищена поверхность сварных стыков от брызг металла и грата.

Нормы и методы контроля качества изоляционно-укладочных работ при изоляции трубопровода регламентируются типовыми техническими картами, которые предусматривают пооперационный, лабораторный и выходной приёмочный контроль. На этих картах указывают процессы, объекты и способы контроля, нормативы, техническое оснащение и периодичность контроля.

⇐ Предыдущая 1 234 5 6 7 8 Следующая ⇒