3.2. Розрахунок трубопроводів на міцність

Під дією внутрішнього тиску на стінки трубопроводу діє зусил­ля, що прагне розірвати його вздовж твірної (рис. 3.2).

Рис. 3.2. До розрахунку трубопроводу на тривкість: d – внутрішній діаметр труби; l–довжина; товшина труби

Силу, що діє на розрив трубопроводу, визначають за формулою:

F = pdl.

Площа, що опирається розриву, дорівнює

S = 2l. (3.17)

Напруга, що виникає в цьому перетині, визначається формулою:

F pdl pd

–––  ––––  –––– .

S 2l 2

Для забезпечення достатньої тривкості труби потрібно, щоб значення напруги, що виникає в її стінках було менше припустимого значення напруги на розрив для матеріалу, із якого виготовлений трубопровід, тобто

_в

З урахуванням умов роботи і корозії металу товщину стінки трубоп­роводу розраховують за формулою:

pD_з



2[_в]km/n + p

де p – робочий тиск у трубопроводі; D_з – зовнішній діаметр труби; [_в] – припустима напруга матеріалу труби на розрив, що звичайно становить 30–35 % значення тимчасового опору (тимчасовий опір для сталей [_в] = 410 МПа); k – коефіцієнт однорідності матеріалу

k = 0, 8 – 0,9; m –коефіцієнт умов роботи трубопроводу:

m = 0,75 – 0,8 – для трубопроводів, прокладених по території населених пунктів; m = 0,9 – при прокладці поза населеними пунктами; n – ко­ефіцієнт експлуатаційного перевантаження (від можливого підвищен­ня тиску, n = 1,1 – 1,2).

3.3. Визначення припустимого радіуса вигину

При прокладці трубопроводів на опорах неминучий його ви­гин, спричинений дією власної маси труби і маси нафтопро­дукту, що знаходиться в ній. Розрахункова схема такого випадку по­казана на рис. 3.3.

Рис.3.3. Розрахункова схема визначення припустимого радіуса вигину R: R – радіуса вигину; f – значення вигину; l – відстань між опорами

Значення вигину (f) труби, що знаходиться на опорах, відстань між якими l, визначається за формулою

5ql⁴ f = 

384 EI

де q – вага одиниці довжини трубопроводу разом із нафтопродук–том; l – відстань між опорами; E– модуль пружності матеріалу труби (для сталі Е=2,1^.10⁶ МПа = 2,1^.10⁵ кг/см²); I – момент інерції площі перетину труби. Для труб момент інерції розраховують за формулою:



I = (D⁴ – d⁴),

64

де D і d – відповідно зовнішній і внутрішній діаметри труби.

Для того, щоб у стінках труби не виникали неприпустимі напруги, відстані між опорами не повинні перевищувати розрахованих за формулою

,

де [_в] – припустима напруга матеріалу труби на вигин (для сталі [_в]=(1670–2160)^.10⁵ Па). Рекомендовані відстані між опорами приведені в табл. 3.3.

Таблиця 3.3

Рекомендовані відстані між опорами трубопроводів, м

Діаметр трубопроводу, мм	80	100	150	200	250	300	350	400
Трубопровід із теплоізоляциєю	4,5	5	6	7	8,5	9,5	11,0	11,0
Трубопровід без теплоізоляції	7	7,5	8,5	10	11	11,5	13	13