Tipovye_raschyoty_pri_sooruzhenii_i_remonte

2.5. Расчеты соединительных деталей трубопроводов

Оценку уровня напряженно-деформированного состояния и расчетную толщину стенки соединительных деталей: отводов, тройников, переходников и днищ необходимо производить согласно рекомендациям СНиП

2.05.06-85* [114] и Справочника [68].

2.5.1. Расчет отводов

Отводами называются криволинейные участки, предназначенные для изменения направления оси трубопровода. По способу изготовления различают отводы гнутые гладкие, изготовленные из труб путем протяжки в горячем состоянии, гнутые при индукционном нагреве, штампосварные из двух половин, отвода сварные симметричные.

Основным силовым воздействием на отвод является внутреннее давление, максимальными напряжениями являются кольцевые, наиболее нагруженные волокна расположены на выпуклой внешней стороне отвода. Для них максимальные напряжения

где σкц - кольцевые напряжения от действия расчетной нагрузки – внутреннего давления, определяемые для номинальной толщины стенки отвода δн.от ,

R - радиус изгиба оси отвода; Dн.от , Dвн.от- соответственно наружный и

внутренний диаметры отвода.

В крутоизогнутых отводах при R = Dн.от. максимальные напряжения в 1,3

раза больше, чем в прямой трубе той же толщины. С увеличением радиуса изгиба оси напряжения уменьшаются и при R = 2Dн.от приближаются к

напряжениям в прямой трубе.

Максимальные напряжения можно определить также по формуле:

где ηот - коэффициент несущей способности отводов (табл. 2.16).

119

Расчетную толщину отвода δотследует определять по формуле:

где R1от- расчетное сопротивление стали отвода.

Далее полученное значение δот округляется в большую сторону до ближайшего номинального значения δн.от , но не менее 4 мм.

В тех случаях, когда стали соединяемых труб и отвода имеют разные значения σвр, для обеспечения равнопрочности трубопровода необходимо

соблюдать условие:

где δн - номинальная толщина стенки трубопровода.

При невозможности выполнения этого требования, а также при разности толщин δн и δн.от , отличающихся более, чем в 1,5 раза, необходимо

предусмотреть переходные кольца (катушки).

2.5.2. Расчет тройников

По способу изготовления различают тройники горячей штамповки, штампосварные с цельноштампованными ответвлениями горячей штамповки, тройники сварные без специальных усиливающих элементов и тройники сварные, усиленные накладками (рис. 2.17, 2.18).

Длина сварных тройников должна быть равна не менее, чем двум наружным диаметрам ответвления Dн, длина ответвления не усиленных

сварных тройников должна быть не менее 0,5 Dн.о,но не менее 100 мм. Общая длина цельноштампованных тройников должна быть не менее Dн.о +200 мм, а высота ответвления – не менее 0,2 Dн.о , но не менее 100 м. Радиус закругления в области примыкания ответвления должен быть не менее 0,1 Dн.о .

120

Толщину стенки переходников δпер следует рассчитывать по большему

сопротивление стали переходника; ηпер - коэффициент несущей способности

переходника, равный 1,0.

Затем значение δпер округляется в большую сторону до ближайшего номинального δн.пер.

Рис.2.20. Конический переходник

Наиболее напряженными сечениями таких переходников являются 1 и П (рис.2.20). В сечении I кольцевые напряжения:

• в конусе

123

В сечении I продольные напряжения:

• в конусе

испытывают взаимного влияния. Коэффициенты m представляют собой отношение толщин:

124

Причем при расчете напряжений в сечении 1 коэффициент m принимается равным m1, в сечении II коэффициент m принимается равным m2.

Для сечения I :

Здесь N – продольная растягивающая сила, обусловленная внешними воздействиями и внутренним давлением; M – изгибающий момент, действующий на конический переход.

2.5.4. Расчет днищ

Днища (заглушки) имеют эллиптическую или близкую к ней форму. Рекомендуемые размеры:

•общая высота Η ≥ 0,4Dн ;

•высота цилиндрической части 0,4Dн;

•радиус эллиптической части R ≥ Dн;

•радиус перехода цилиндрической части в эллиптическую r>Dн, где Dн – наружный диаметр трубопровода.

Расчетная толщина стенки δдн определяется из условия прочности самой напряженной цилиндрической части днища:

125

• К – длина кривой

Рис.2.21. Параметры горизонтального поворота:

НК – начало кривой; КК – конец кривой; ВУ – вершина угла

Поворот в горизонтальной плоскости образуется путем приложения к будущему криволинейному участку некоторой монтажной нагрузки Р, при этом

изгибаемый участок трубопровода длиной l представляет собой консоль, нагруженную на конце сосредоточенной силой Р, создаваемой, например, трубоукладчиком (рис.2.22). Изогнутая ось консоли имеет форму параболы с переменным по длине радиусом кривизны, минимальное значение которого имеет место в точке условного защемления трубопровода.

Радиус упругого изгиба трубопровода в горизонтальной плоскости из условия прочности определится выражением:

ρгор ≥ 34ΕσDн , (2.155)

и

где σи- максимально допустимые напряжения изгиба, определяемые как

127

Рис.2.22. Расчетная схема горизонтального поворота

Усилие, необходимое для изгиба трубопровода, равно:

Траншея при горизонтальном повороте отрывается по дуге окружности, характеризуемой уравнением:

128