МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНМЯ НАУКИ И МОЛОДЕЖНОЙ ПОЛИТИКИ КРАСНОДАРСКОГО КРАЯ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ КРАСНОДАРСКОГО КРАЯ «КРАСНОДАРСКИЙ МОНТАЖНЫЙ ТЕХНИКУМ» (ГБПОУ КК КМТ) Методические указания по практическому занятию «Механический расчет нефтепроводов» по МДК.02.01. Сооружение газонефтепроводов и газонефтехранилищ. Специальность 21.02.03 «Сооружение и эксплуатация газонефтепроводов и газонефтехранилищ». Краснодар 2016 г.

Практическое занятие №3

Цель работы: Проверка прочности трубопроводов в период эксплуатации.

1. Механический расчет нефтепроводов.

К прочности магистральных нефтегазопроводов предъявляются повышенные требования. при этом необходимо учитывать высокую ценность транспортируемых жидкостей и газов, а также возможность возникновение бедствий при аварии трубопроводов. Перекачиваемые нефти, нефтепродукты и газы, будучи пожаро - взрывоопасными, при нарушении прочности трубопроводов загазовывают и загрязняют прилегающую территорию и водоемы, приводят к порче посевы, лесные насаждения и представляют большую опасность для окружающих промышленных и жилых строений.

Устойчивая безаварийная эксплуатация трубопроводов зависит от комплекса факторов: качества выполненных строительных и монтажных работ; соблюдения технических условий и технических правил их возведения; требований предъявляемых к трубопроводу в отношении прочности и устойчивости его элементов, узлов сопряжения и к качеству запорной и регулирующей арматуры. Требование к трубам, арматуре и изделиям для магистральных трубопроводов и газопроводов определяются строительными нормами и правилами.

Магистральные трубопроводы рассчитываются по методу предельных состояний. Под предельным понимается такое состояние конструкций, при котором ее дальнейшая нормальная эксплуатация не возможна.

Различают три предельных состояния

первое предельное состояние – по несущей способности (прочности и устойчивости конструкций, усталости материалов), при достижении которого конструкция теряет способность сопротивляться внешним воздействиям. или получает такие остаточные деформации которые не допускают ее дальнейшую эксплуатацию

второе предельное состояние – по развитию чрезмерных деформаций от статических и динамических нагрузок, при достижении которого в конструкции сохраняющей прочность и устойчивость, появляются деформации или колебания, исключающие возможность дальнейшей эксплуатации;

третье предельное состояние – по образованию или раскрытию трещин, при достижении которого трещины в конструкции, сохраняющей прочность и устойчивость, появляются и раскрываются до такой величины, при которой дальнейшая эксплуатация конструкции становится невозможной.

Стальные заглубленные трубопроводы рассчитывают по первому предельному состоянию. Предельным состоянием для магистральных трубопроводов является достижение в металле труб напряжений равных временному сопротивлению (пределу прочности).

Однако постоянная работа металла труб в области напряжений превышающих предел текучести, также не желательна, так как при этом происходит наклеп металла и трубы становятся хрупкими. Поэтому производится проверки на развитие чрезмерных пластических деформаций.

Задача: Выполнить механический расчет проверив прочность трубопровода при эксплуатации.

Решение:

1. Чтобы не нарушалась прочность трубопровода, толщина стенки труб должна удовлетворять неравенству:

, м.

де n - коэффициент перегрузки, зависящий от назначения трубопровода (нефтепровод или газопровод) и от температуры перекачиваемого продукта. Для нефтепровода 1,1, для газопровода 1,15 (табл. 3).

р – рабочее избыточное давление в трубопроводе, МПа; р = 4,8 МПа

D – наружный диаметр трубопровода, м; D=1020 мм.

– расчетное сопротивление металла трубы и сварных соединений

, МПа

де – нормативное сопротивление растяжению материала труб и сварных соединений, определяемое из условий работы на разрыв, МПа,

, МПа

где – предел прочности материала труб, МПа. Для низколегированных стали 17Г1С =700 МПа.

– коэффициент однородности при разрыве, зависящий от марки стали (Коэффициент надежности по материалу). Для низколегированной нормализованной стали в сварных трубах (см. табл. 2),

– коэффициент условий работы материала при разрыве труб, =0,8

работы отдельных участков трубопровода, =0,9

Полученное значение 8,37 мм. округляется до ближайшего большего по ГОСТ 10704-70.

2. Чтобы не было чрезмерных пластических деформаций, толщина стенки труб должна удовлетворять неравенству;

м

где – нормативное сопротивление растяжению, сжатию и изгибу материала труб и сварных соединений, определяемое из условий достижения предела текучести, МПа.

, МПа

где - предел текучести материала труб. МПа. Для низколегированной стали 17Г1С = 412 МПа.

МПа

м

Полученное значение 7,16 мм. округляется до ближайшего большего по ГОСТ 10704 – 70.

В расчет принимается большее из значений . Таким образом,