Практическая работа № 5

5 Расчет сварных соединений трубопроводов.

5.1 Цель работы: овладеть навыками проектирования и проверочного расчета сварных соединений магистральных трубопроводов.

5.2 Оборудование и принадлежности:

5.2.1 Микрокалькулятор.

5.2.2 Учебно-справочная литература.

5.3 Ход работи:

Магистральные трубопроводы рассчитываются на прочность от воздействия изменения температуры в системах без компенсации температурных деформаций в продольном направлении, на изгиб, растяжение, сжатие, от действия собственного веса, веса транспортирующего продукта, веса снега или обледенения трубы, воздушного воздействия, а также от сейсмических и других воздействий.

Сварные швы рассчитываются исходя из условий равномерности швов и трубопровода.

5.4.1 Расчет трубопровода от воздействия внутреннего давления в трубах.

Напряжения в кольцевом шве трубы определяются по формуле:

, МПа

где: δ – номинальная толщина стенки трубы, м;

Rвн1 – внутренний радиус трубы, м;

Р – рабочее (нормальное ) давление в трубопроводе, МПа, Р = Р0 /n;

n – коэффициент перегрузки рабочего давления в трубопроводе:

• для газопроводов – 1,2,

• для нефтепроводов – 1,15.

[σ'] – допустимое напряжение на сварной шов, МПа.

5.4.2 Расчет трубопровода от воздействия веса транспортирующего продукта, снега, обледенения, воздушного воздействия.

Расчетный вес транспортирующего природного газа:

, Н

где: Р₀ – расчетное давление газа, Н/см²:

Р₀ = Р · n , Н/см²;

d_вд – внутренний диаметр трубы, м;

Расчетный вес транспортировочной нефти:

, Н

где: γ – удельный вес транспортировочной нефти, принимаем 9 кН/м³;

d_вд – внутренний диаметр трубопровода, м;

Расчетная нагрузка (с учетом коэффициента перегрузки n = 1,2) от обледенения трубы:

, Н

где: d_з – внешний диаметр трубы, м;

к_лед – коэффициент, принятый в зависимости от района гололеда (таблица 5.2).

Расчетная снеговая нагрузка на 1 м² горизонтальной проекции конструкции перехода (пешеходный мостик и т.д.):

q_снег= 1,4× , Н

где: - вес снегового покрова на 1м, принятый по климатическим районам.

Расчетная нагрузка от воздействия воздуха в горизонтальной плоскости для одиночной трубы:

, Н

где: - скоростной напор, берем 200 Н/м.

Суммарная нагрузка на трубопровод:

q = q_газ + q_лед + q_снег + q_воз

5.4.3 Напряжение в продольном шве трубы от действия изгибающего момента.

, МПа

где: W- момент сопротивления сечения трубы, м³:

, м³

М- изгибающий момент, действующий на трубопровод, МНм:

, МНм

где: l – расстояние между опорами, м.

5.4.4 Расчет трубопровода от влияния изменения температуры.

При понижении внешней температуры в кольцевых стыках образуются напряжения:

, МПа

где: α – коэффициент линейного расширения металла, принимаем для стали 12×10^-6;

ΔΤ – изменение температуры, берем 50^оС для климатической зоны;

Ε – модуль упругости, берем 2×10⁵ МПа.

5.4.5 Определение суммарного напряжения в кольцевых швах.

Расчетные данные приводим в виде таблицы 5.1.

Таблица 5.1- Расчетные данные

№ варианта	Транспортный продукт	Диаметр трубы, Dнар, мм	Толщина стенки, δ, мм	Климатическая зона	Давление, Р , МПа	Растояние между опорами l, м	Материал
1	нефть	1020	9	1	5,5	8	Ст3сп
2	газ	1220	10	2	8	6	14ХГС
3	нефть	1020	11	3	4,5	10	10Г2СД
4	газ	1420	12	4	9	8	Ст3сп
5	нефть	1020	14	1	7,5	6	17ГС
6	газ	820	13	2	6	10	10Г2СД
7	нефть	1220	10	3	10	8	Ст3сп
8	газ	1420	12	4	8	6	17Г1С
9	нефть	1020	14	1	6	7,5	10Г2СД
10	газ	820	10	2	6	6	Ст3сп

Таблица 5.2 - Коэффициенты которые зависят от климатического района

Климатический район №	1	2	3	4
Клед, Н/м2	250	350	500	650
Р0с, Н/м	500	750	1000	1250

5.5 Выводы: Сделайте выводы выполняется или нет условие прочности.

5.6 Контрольные вопросы:

- Дайте определение трубопроводу.

- Назовите основные этапы проектирования сварных трубопроводов.