4. Расчет газопровода на прочность и устойчивость

4.1. Характеристики материала труб газопроводов

Свойства материала труб, из которых изготавливается магистральный газопровод, являются определяющими при анализе напряженно-деформированного состояния газопровода. От материала трубы зависят упруго-пластические свойства трубы при эксплуатации. Для определения модуля деформации и коэффициента поперечной деформации по рекомендациям [10] используют диаграммы деформирования стали в зависимости от уровня эквивалентных напряжений (интенсивности напряжений).

Значения нормативного предела текучести и нормативного предела прочности (временного сопротивления) стали следует принимать по принятым в проекте техническим условиям или стандартам на поставку труб и соединительных деталей [10].

Для магистральных газопроводов применяются трубы и СДТ классов прочности К42-К65 (табл. П2.7). Свойства труб класса прочности свыше К65 устанавливаются специальными техническими требованиями к трубам.

4.2. Определение толщины стенки труб и соединительных деталей

Оценку напряжений, возникающих в трубопроводе с учетом особенности прокладки труб, и определение толщины стенки труб, отводов, соединительных деталей проводим по методике, представленной в [10].

4.1. Расчетную толщину стенки трубы магистрального газопровода t_d, мм, для сталей с отношением σ_у/σ_u ≤ 0,80 вычисляют исходя из значения нормативного предела текучести выбранного материала:

где Р_H – расчетное внутреннее давление, МПа; D_н – наружный диаметр трубы, мм; σ_у – нормативный предел текучести материала труб, МПа (см. табл. П2.7); σ_u – нормативный предел прочности (временное сопротивление) материала труб, МПа; F_y – расчетный коэффициент по пределу текучести, который следует принимать в зависимости от категории участка газопровода (табл. П2.4); k_y – поправочный коэффициент, зависящий от отношения нормативных характеристик стали σ_у/σ_u. Коэффициент k_y определяют при σ_у/σ_u ≤ 0,60 по табл. П2.6, при 0,60 < σ_у/σ_u ≤ 0,80 – по формуле

значения коэффициентов a, b в которой следует принимать в зависимости от категории участка газопровода.

4.2. Расчетная толщина стенки трубы магистрального газопровода t_d для сталей с отношением σ_у/σ_u > 0,80 определяется как большее из двух значений, определенных по нормативным значениям предела текучести t_у, мм, и предела прочности t_u, мм, (временного сопротивления) материала труб:

4.2.1. Толщина стенки, определяемая по пределу текучести, t_у, мм;

4.2.2. Толщина стенки, определяемая по пределу прочности, t_u, мм, вычисляется по формуле

где F_u – расчетный коэффициент по пределу прочности, следует принимать в зависимости от категории участка газопровода по табл. П2.4.

Кроме того, расчетная толщина стенки трубы должна удовлетворять условиям назначения уровней испытательного давления в верхней и нижней точках испытываемого участка газопровода СНиП 205.06-85. Расчетное значение толщины стенки трубы округляется в большую сторону с точностью 0,1 мм. В качестве номинальной толщины стенки трубы следует взять ближайшее большее значение толщины стенки по используемым в проекте техническим условиям или стандартам на трубы, равное не менее 1/100 наружного диаметра трубы, но не менее 3 мм для труб D_у до 200 мм включительно и не менее 4 мм для труб D_у свыше 200 мм. Увеличение толщины стенки трубы по сравнению с расчетным значением из-за конструктивной схемы прокладки с целью защиты от коррозии и т.п. должно быть обосновано технико-экономическим расчетом.

Далее необходимо определить внутренний диаметр газопровода и уточнить расстояние между компрессорными цехами по п. 1.23.