2.2 Определение толщины стенки от внутренного давления

Исходные данные:

Рабочее (проектное) давление p =5,03 МПа

категория участков – II

Наружный диаметр трубы D_н – 1020

Класс прочности труб для категории участков:

II - К54;

Коэффициенты надежности по материалу = 1,4.

Температура фиксации участка трубопровода, категории:

B – (- 17⁰ С);

Максимальная температура стенок трубы равна +28⁰ С,

Класс прочности	Временное сопротивление σВ, МПа	Предел текучести σТ, МПа
K54	530	380

Порядок расчетов

1. Определяем расчетное сопротивление металла труб

где - 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, определяется по характеристикам труб и может быть равен 1,34; 1,40; 1,47; 1,55;

- коэффициент надежности по назначению трубопровода, для нефтепроводов условным диаметром 1200 он равен 1,05, для остальных – 1,00

МПа

2. Рассчитываем толщину стенки трубопровода

где п - коэффициент надежности по нагрузке - внутреннему рабочему давлению в нефтепроводе, учитывающий возможное увеличение внутреннего давления в переходных процессах и принимаемый:

- для нефтепроводов диаметром от 700 до 1200 мм с промежуточными НПС без подключения емкостей, п=1,15;

- для остальных нефтепроводов п = 1,10

p - рабочее (проектное) давление, МПа

D_н - наружный диаметр трубы, м;

R₁ - расчетное сопротивления, МПа

мм

3. Принятая толщина стенки труб должна быть не менее 1/100 наружного диаметра труб, т.е. не менее 1/100*1020=10,2 мм. Полученное расчетное значение толщины стенки округляем до ближайшего большего по сортаменту, получаем мм

4. Определяем абсолютное значение максимального положительного t₍₊₎температурного перепада по формуле

где - коэффициент линейного расширения металла трубы

Е - параметр упругости (модуль Юнга), МПа

- коэффициент поперечной деформации стали (коэффициент Пуассона

5. Определяем расчетный температурный перепад при заданной температуре замыкании трубопровода

Здесь t_э – максимальная (или минимальная) возможная температура стенок трубы в процессе эксплуатации определяется в технологической части проекта;

- температура, при которой должна фиксироваться расчетная схема трубопровода (должен завариваться замыкающий сварной стык). Эта температура указывается Заказчиком или определяется Проектировщиком в зависимости от срока окончания строительства или категории участка.

6. Так как величина расчетного температурного перепада больше абсолютного значения максимального положительного температурного перепада, то продолжаем расчет

7. Рассчитываем продольные напряжения по формуле

, где

t - расчетный температурный перепад, ^оС;

п, р - обозначение то же, что в формуле (6.11);

_н - номинальной толщины стенки, мм

D_вн – внутренний диаметр трубы, мм

МПа

8. Знак «минус» указывает на наличие осевых сжимающих напряжений, поэтому необходимо определить по формуле (6.13) коэффициент , учитывающий двухосное напряженное состояние металла труб:

где _пр.N - продольное осевое сжимающее напряжение, МПа

9. По формуле пересчитываем значение толщины стенки трубопровода

мм

10. Толщина стенки труб должна быть не менее 1/100 наружного диаметра труб, т.е. не менее 1/100*1020=10,2 мм. Полученное расчетное значение толщины стенки округляем до ближайшего большего по сортаменту, получаем мм