Технология транспорта нефти и газа |
Лекция № 3 Трубы и соединительные детали трубопроводов. Расчет на прочность |
|
Машиностроительный факультет гр.НР-31 |
|
К.т.н.Воробьёв В.В |
|
|
Оглавление
Введение 2
Глава 1. Трубы и соединительные детали трубопроводов 2
1.1. Трубы 2
1.2. Соединительные детали трубопроводов 4
1.2.1. Отводы 4
1.2.2. Тройники 5
1.2.3. Переходы 5
1.2.4. Заглушки (днища) эллиптические Фланцы. Переходные кольца. Трубные узлы 6
Глава 2. Расчет трубопроводов на прочность и устойчивость. 6
2.1. Нагрузки и воздействия 6
2.2. Оценка напряжений 7
2.2. Расчет МТ на прочность 8
Введение
Линейная часть - сваренные в непрерывную нитку трубы.
Глава 1. Трубы и соединительные детали трубопроводов
Трубы
Основные параметры:
– диаметр условного прохода DN , мм;
– условное давление РN , МПа;
– толщина стенки , мм.
Конструкция круглая трубы с длиной секций 5-11 м, до 17 м.
Бесшовная – диаметр не более 530 мм.
Электросварная прямошовная с одним продольным швом
Электросварная прямошовная с двумя продольными швами.
Электросварная спиральношовная.
Сортамент: 426, 530, 630, 720, 820, 920, 1020, 1220 и 1420 мм с толщиной стенки до 40 мм.
Характеристики нефтепроводных труб
Наружный диаметр, мм (дюймы) |
Толщина стенки, мм |
Внутр. Объем 1 п. м, м3 |
Масса 1 п. м, кг |
426 (17) |
7 |
0,133 |
72,30 |
530 (20) |
8 |
0,206 |
102,99 |
630 (24) |
8 |
0,296 |
122,71 |
720 (28) |
9 |
0,387 |
157,81 |
820 (32) |
10 |
0,503 |
199,80 |
1020 (40) |
12 |
0,779 |
298,31 |
1220 (48) |
16 |
1,108 |
475,08 |
Материал: углеродистая или малоуглеродистая низколегированная сталь марок:
– СтЗ, Ст4, сталь 20 с пределом прочности 420 МПа – применялись до 1947 г.;
– Сталь 20, сталей марок 10Г2С, 09Г2С, 14ХГС с пределом прочности 480 МПа применялись до 1960 г.;
– 19Г, 16ГН, 09Г2С, 13ГС, 15ГС, 17ГС, с пределом прочности 520 МПа применялись до 1975 г.;
После 1975 и в настоящее время чаще всего применяют стали с пределом прочности 520-590 МПа, марок 17Г1С, 17Г1СУ, а для давлений больше 6,4 МПа - 14Г2САФ, 14Г2СФБ, 17Г2САФ, 07Г2ФБ, 08Г2МФБ с добавками ванадия, ниобия, молибдена и др.
Основную часть ныне эксплуатируемых МТ составляют трубы, изготовленные из сталей марок, 14ХГС, 10Г2С, 19Г, 17ГС.
Основные легирующие добавки:
Кремний (С), марганец (Г), хром (Х), никель (Н) – если нет цифр, то менее 1 %.
Медь (Д), молибден (М) до 0,6 %;
Титан (Т), цирконий (Ц), ванадий (Ф), фосфор (И), алюминий (Ю), редкоземельные элементы (Ч) – до 0,2 %;
Азот (А), ниобий (Б) – до 0,09 %;
Бор (Р) до 0,006 %.
Требования к качеству стали:
– временное сопротивление или предел прочности sв;
– предел текучести sт;
– относительное удлинение,
– ударная вязкость;
– пластичность и свариваемость;
– отношение предела текучести к временному сопротивлению: не больше 0,75 для углеродистой стали, 0,8 — для низколегированной, 0,85 — для термически упрочненной .
Классификация труб по прочностным свойствам:
Класс прочности |
Предел прочносит sв, МПа (кгс/мм2) |
Предел текучести sт МПа (кгс/мм2) |
Относительное удлинение, % |
К34 |
335 (34) |
205 (21) |
24 |
К38 |
375 (38) |
235 (24) |
22 |
К42 |
410 (42) |
245 (25) |
21 |
К48 |
471 (48) |
265 (27) |
21 |
К50 |
490 (50) |
345 (35) |
20 |
К52 |
510 (52) |
355 (36) |
20 |
К54 |
530 (54) |
380 (39) |
20 |
К55 |
540 (55) |
390 (40) |
20 |
К56 |
550 (56) |
410 (42) |
20 |
К60 |
590 (60) |
440 (47) |
20 |
За рубежом применяется иная маркировка сталей: по значению предела текучести: X42 – X110 (X46 – 46000 фунт/дюйм2 232 МПа).
Технология изготовления:
- горячедеформированные, холоднокатаные, холоднотянутые и др.(бесшовные);
- прессование;
- вальцевание;
- сворачивание (спиральношовные)
Упрочняющая обработка:
- экспандирование;
- термическое упрочнение (нормализация с отпуском, локальная термообработка швов и др.).
- контролируемая прокатка;
Требования к трубам:
– качество поверхности;
– точность размеров: овальность не должна превышать 1%, кривизна не больше 0,2 %;
– качеству сварных швов: концы труб д.б. обрезаны под прямым углом и иметь разделку кромок под сварку. Сварные швы должны быть равнопрочными основному металлу трубы; переход от шва к телу трубы должен быть плавным. Трубы не должны имеет дефектов.
Климатическое исполнение:
– обычное (температура эксплуатации от 0ºС, строительства до - 40 ºС);
– северное (температура эксплуатации до -40 ºС, строительства до - 60 ºС).
Основные производители труб для МТ в СНГ:
Выксунский трубный завод;
Челябинский трубопрокатный завод (ЧТПЗ);
Волжский трубный завод;
Харцызкий трубный завод.