3.1 Проверка на предотвращения не допустимых пластичности деформаций подземного трубопровода

Расчет нефтепровода на пластичных деформаций ведется по методике отраженной в п.8.6 СНиП 2.05.06.-85*.

Для предотвращения недопустимых пластических деформаций подземных и надземных (в насыпи) нефтепровода проверку производить по условию

где, максимальные суммарные продольные напряжения в нефтепроводе от нормативных нагрузок и воздействий, МПа;

Ψ₃ - коэффициент - учитывающий двухосное напряжение состояния метала труб при растягивающих продольных напряжений ) принимаемый равным единицы при сжимании определяется по формуле:

Где, - кольцевые напряжения от нормативного (рабочего)давления, мПа;

Определяется по формуле:

Значение продольного напряжения от нормативных нагрузок и воздействий

где, ρ - минимальный радиус упругого изгиба оси нефтепровода, м.

Определим кольцевые напряжения от нормативного (рабочего) давления:

Положительное значение продольного напряжения от нормативных нагрузок и воздействий:

Отрицательное значение продольного напряжения от нормативных нагрузок и воздействий (при замыкании нефтепровода в холодное время):

Приминаем в дальнейшем расчет больше по модулю значение

Так как принятое значение σ<0, то значимый коэффициент принимаем равным 1.

Для предотвращения недопустимых пластических деформаций (в насыпи) нефтепроводов производим проверку условно

<273.42МПа

210<420МПа

Условия проверки на недопустимые пластичные деформации выполняются.

3.2 Проверка общей устойчивости трубопровода

Проверку общей устойчивости нефтепровода в продольном поправлении в плоскости наименьшей жесткости системы будем производить из условия:

где, S - эквивалентное продольное осевое усилие в сечении нефтепровода измеряется, МН;

N_кр - продольно критическое усилие при котором наступает продольной устойчивости нефтепровода, МН.

Эквивалентное продольное осевое усилие в сечении нефтепровода S следует определять от расчетных нагрузок и воздействий. С учетом продольных и поперечных перемещений нефтепровода в соответствии с правилами строительных мех.

В частности, для прямолинейных участков нефтепроводов и участков выполненных упругим изгибом, при отсутствии компенсации продольных перемещений просадок и пучения грунта эквивалентное продольное осевое усилие в сечении нефтепровода S определяется по формуле:

где, - кольцевые напряжения от расчетного продольного осевого напряжения МПа;

F – площадь поперечного сечения трубы, см².

Площадь поперечного сечения трубы

Значение кольцевого напряжения от расчетного внутреннего сравнения принимаем .

N_кр следует определять согласно правилам строительной механики с учетом принятого конструкций решений и начального искривления нефтепровода в зависимости от глубины его заложения, физико-механического характеристик грунта наличия балласта закрепляющих с учетом их податливости. На обведенных участках следует учитывать гидростатического воздействия воды.

Для прямолинейных участков подземных нефтепроводов в случае пластичности связи трубы с грунтом продольном критичном усилие находят по след формуле:

где, p_о - сопротивление грунта продольным перемещением отрезка нефтепровода, Н/м;

q_верт - сопротивление поперечных вертикальными перемещениями отрезка нефтепровода единичным длины обусловлены весом грунтовым засветки и собственного веса нефтепровода от нее к единицы длины, Н/м;

I – момент инерции сечении нефтепроводов на рассматриваемом участке, м⁴.

Продольное критическое усилие для прямолинейных участков подземных газопроводов в случае упругой связи трубы с грунтом находят по формуле:

где, К_о - коэффициент нормального сопротивлений грунта (коэффициент постели грунта при сжатии), Н/м³.

Расчетное продольное критическое усилие N_кр.

1. Сопротивление грунта продольными перемещениями отрезка нефтепровода единичная длина, Н/м.

где, - предельные касательные напряжения по контакту трубопровода с грунтом, МПа.

Предельные касательные напряжения по контакту нефтепровода с грунтом определим, используя формулу:

где, - среднее удельное давление на единицу контакта нефтепровода с грунтом, ,

- угол внутреннего изменения ,град.;

С_гр - сцепление грунта, Па.

Величину Р_гр определяется по формуле:

где, n_гр- коэффициент надежности по нагрузке от давления (веса) грунта принимаема по таблице 13*СНиП 2.05.06-85, n_гр=0,80;

- высота слоя засыпки от верхней образующей до дневной поверхности, м;

- удельный вес грунта,Н/м³;

- нагрузка от собственного веса заизолированного нефтепровода с перекачиваемым продуктом, Н/м, определяется по формуле:

где, - расчетная нагрузка от массы труб, Н/м;

- расчетная нагрузка от изоляции трубы, Н/м;

- расчетная нагрузка от веса продукта, Н/м, которая учитывается при расчете газопроводов и при расчете, если в процессе их эксплуатации невозможно их опустошение и замещение продукта воздухом.

a. Нагрузка от веса трубы, Н/м, рассчитываем по формуле:

где, n_с.в - коэффициент надежности по нагрузке от действия массы (собственного веса)и обустройств принимаемым по таблице 13* СНиП 2.05.06-85;

- нормативное значение нагрузки от собственного веса трубы, Н/м;

- плотность стали, Кг/м³;

g - ускорение свободного падения, g=9,80665м²/с.

Принимаем значение n_с.в=0,95, так как при расчете нефтепровода на устойчивости и устойчивости положения, а как же в других случаях, когда уменьшение нагрузки ухудшает условия работы конструкции должна принимать не значительные коэффициент надежности по нагрузке которые указываются в скобках.

,

б. Нагрузка от веса изоляции нефтепровода, Н/м.

Лента «Полилен» - четырехслойная лента на основе термосвета стабилизированного полиэтилена и бутилкаучука изготовленная методом со-экструзии предназначена для изоляции при строительных и изоляции подземных газонефтепродуктопроводов с цельно защиты их от коррозий при температурных эксплуатаций от -60⁰с до +50⁰с.

Размер ленты должны соответствовать нормам указанных в Таблицах 2.1.

Таблица 2.1.

Наименование	Нормы
1.Толщина - мм	0,63(+; -)0,05
2.Ширина рулона -мм	450(+; -)5
3.Длина полотна ,(м) не менее	170

Свойства ленты должны соответствовать нормам, указанным в Таблице 2.2.

Таблица 2.2.

Наименование	Нормы
1.Цвет	черный
2.Прочность при разрыве, Н/см	81
3.Относительное удлинение при разрыве, %	440
4.Водопоглощение за 24 часа, %	0,06
5.Температура хрупкости не ниже	-60
6.Удельное объемное электросопротивление ом2 не менее	1*1013
7.Адгезия к праилированной стальной поверхности, Н/см	26
8.Адгезий к праилированной стали после старения в воде в течении 1000 часов при 1000с, Н/см	15
9.Адгезия к праилированной стали на воздухе	15

Обертка липкая полиэтиленовая Полилен - ОБ предназначенная для защиты от механических повреждений изоляционных покрытий подземных нефтепроводов при t эксплуатации от -60⁰с до +50⁰С.

Размеры обертки должны соответствовать нормам приведенным в таблице 2.3. Свойства должны соответствовать нормам указанным в таблице 2.4.

Таблица 2.4.

Наименование	Нормы
1.Цвет	Черный
2.Прочность при разрыве, Н/см	103
3.Относительное удлинение при разрыве	536
4.Водопоглащение за 24 часа, %	0,05
5.Температура хрупкости не выше t	-60
6.Адгезия обертки к полиэтиленовой стороне ленты, Н/см	4

Для изоляции нефтепровода применяется, импортные изоляции липкие ленты газопроводов наиболее часто использует ленты типа «Полилен» (2 слоя ленты и 1 слой обертки).

где, - норматив значения нагрузке от веса ленты, Н/м;

- норматив значения нагрузки от веса обертки.

Где, - толщина 2 слоя ленты и 1 слой обертки, м,

- плотность пленки и обертки соответствии, кг/м³.

,

Нагрузка от веса продукта, Н/м.

Нормативный вес транспортируемого газа в 1м нефтепровода q_пр, Н/м следует определить по формуле:

где, - плотность природного газа при нормальных условиях (273,15К и 0,1013 МПа), кг/м²;

z - коэффициент сжимаемого газа;

Т - абсолютная температура газа, К.

В случае природного газа допускается принимать:

где, - коэффициент надежности по нагрузке от массы продукта;

P - рабочее (нормативное) давление, МПа;

D_вн – внутренний диаметр нефтепровода.

/м,

Таким образом, определим среднее удельное давление на единицу поверхности контакта нефтепровода с грунтом

Значение угла внутри трения и сцепления грунта принимаем по Таблице 2.5.

Расчетные характеристики уплотненных влажных грунтов средней полосы России по Таблице 2.5.

Таблица 2.5.

Грунт	, градус		кПа
Гравелистый песок	36:40	0,7:0,8	0:2
Песок средней крупности	33:38	0,65:0,75	1:3
Мелкий песок	30:36	0,6:0,7	2:5
Пылеватый песок	28:34	0,55:0,65	2:7
Супеси	21:25	0,35:0,45	4:12
Суглинки	17:22	0,3:0,4	6:20
Глина	15:18	0,25:0,35	12:40
Торф	16:30	0,3:0,5	0,5:4

.

Предельные касательные напряжения по контакту нефтепровода с грунтом

Сопротивление грунта продольным перемещением отрезка нефтепровода единичной длины.

,

Сопротивление поперечным вертикальных перемещений отрезка нефтепровода единичная длина, Н/м,

Момент инерции сечения нефтепровода на рассматриваемом участке, м⁴;

,

Получили 2,85<256,68 МН - условие общей устойчивости выполняются со значительным запасом.

4 ПЛАНОВО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

4.1 Расчет расхода материалов для ремонта стыка трубопровода.

 Нормативный расход электродов на 1кг наплавленного металла в общем виде определяется по формуле:

   где Кр – коэффициент расхода электродов данной марки. Этот коэффициент учитывает потери при сварке на угар и разбрызгивание, длину огарка не более 50мм.

   М — масса наплавленного металла на 1 м шва для сварных соединений типов С1, С3, С26, У1, У2, У4, У5, Т1, Т3, Н1 и Н2 определяют по формуле:

   Где F — площадь поперечного сечения наплавленного металла шва данного сварного соединения наплавленного металла шва данного сварного соединения, рассчитываемая по номинальным размерам конструктивных элементов подготовленных кромок свариваемых деталей и шва сварного соединения по ГОСТ 5264-80, см2 ;

   р – плотность металла, принятая для углеродистых и низколегированных сталей равной 7,85 г/см3;

   L – длина шва, равная 100 см.

   Для остальных типов сварных соединений площадь поперечного сечения наплавленного металла рассчитывают с учетом поперечного укорочения шва. В этом случае формула принимает следующий вид:

   где S – толщина свариваемого металла, мм.

М=(0,8 * 1,33 + 0,5 *18,7) *7,85 *100 *10^-3 =8,17499

Н=8,17499 *1,6 = 13,07 кг