Добавил:
ac3402546@gmail.com Направление обучения: транспортировка нефти, газа и нефтепродуктов группа ВН (Вечерняя форма обучения) Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Tipovye_raschyoty_pri_sooruzhenii_i_remonte

.pdf
Скачиваний:
4
Добавлен:
01.06.2021
Размер:
18.76 Mб
Скачать

5.1.3. Расчеты параметров укладки подводных трубопроводов на дно

 

траншеи……………………………………………………………...

438

5.1.3.1. Параметры укладки подводных трубопроводов

 

протаскиванием…………………………………………………….

438

5.1.3.2. Параметры укладки подводных трубопроводов с

 

поверхности воды………………………………………………….

445

5.1.4. Расчет берегоукреплений в створах подводных переходов……

453

5.1.5. Расчеты параметров укладки трубопроводов при наклонно-

 

направленном бурении………………………………………………….

460

5.1.5.1. Расчет тяговой нагрузки…………………………………..

466

5.1.5.2. Определение параметров бурового раствора……………

471

5.1.5.3. Расчет параметров напряженно-деформированного

 

состояния рабочего трубопровода………………………………..

473

5.2.Надземные переходы……………………………………………………. 478

5.2.1.Расчет балочных переходов без компенсации продольных

деформаций………………………………………………………………

481

5.2.2. Расчет балочных переходов с компенсаторами………………...

484

5.2.2.1. Однопролетный балочный переход………………………

484

5.2.2.2. Многопролетный балочный переход…………………….

486

5.2.2.3.Расчет компенсаторов…………………………………….. 487

5.2.2.4.Влияние высотного положения опор на напряженное

состояние трубопровода…………………………………………..

790

5.2.3. Расчет балочных переходов с поддерживающим элементом в

 

виде фермы……………………………………………………………….

494

5.2.4. Опоры балочных систем прокладки трубопроводов…………...

498

5.2.4.1. Применяемые типы опор и опорных частей…………….

498

5.2.4.2. Определение нагрузок, действующих на опоры

 

трубопроводов……………………………………………………..

500

5.2.5. Расчет вантового перехода………………………………………

505

5.2.6. Расчет гибкого висячего перехода……………………………….

508

5.2.6.1. Расчет несущего каната…………………………………...

508

5.2.6.2. Расчет ветровых канатов……………………………….....

514

5.2.6.3.Расчет пилонов……………………………………………. 515

5.2.6.4.Расчет нагрузок на опоры под пилоны и анкерные

опоры………………………………………………………………..

516

5.2.7. Расчет арочного перехода………………………………………..

518

5.3. Подземные переходы трубопроводов через железные и автомобильные

 

дороги………………………………………………………..

522

5.3.1. Расчет защитного футляра (кожуха) на прочность……………..

524

5.3.2. Оценка напряженно-деформированного состояния………….

533

5.3.3. Выбор оборудования при строительстве трубопроводных

 

переходов через дороги………………………………………………….

535

5.3.3.1. Прокладка труб способом прокола……………………….

538

5.3.3.2. Прокладка труб способом продавливания………………

539

 

9

5.3.3.3. Прокладка труб способом горизонтального бурения…..

540

5.4. Примеры расчетов……………………………………………

550

Глава 6. Расчеты при обслуживании и ремонте трубопроводов…..…

589

6.1. Общие сведения об обслуживании и ремонте линейной части

 

магистральных газонефтепроводов………………………………………….

589

6.2. Определение основных параметров организации капитального ремонта

 

линейной части магистральных трубопроводов..............................

591

6.3. Нагрузки, действующие на трубопровод при капитальном

 

ремонте…………………………………………………………………………

596

6.4. Расчет напряжений, возникающих в нефтепроводе при ремонте его с

 

подъемом в траншее…………………………………………………………..

602

6.5. Расчет напряжений, возникающих в нефтепроводе при ремонте его без

 

подъема......................................................................................………………

607

6.6.Проверка прочности и устойчивости нефтепровода при капительном ремонте………………………………………………………………………… 612

6.7.Результаты расчетов технологических параметров ремонтных колонн

при ремонте с подъемом нефтепроводов…………………………...

616

6.8. Расчет на прочность подземных трубопроводов при их

 

демонтаже...........................................................................................................

623

6.8.1. Последовательность расчета напряженно-деформированного

 

состояния труб при демонтаже с вскрытием траншеи.........................

622

6.8.2. Расчет параметров демонтажа трубопровода без вскрытия

 

траншеи.....................................................................................................

631

6.8.3. Расчет параметров демонтажа трубопровода с частичным

 

удалением грунта засыпки.......................................................................

635

6.9. Прогнозный расчет размыва грунта засыпки трубопровода на склоне

637

6.9.1. Расчет дождевой эрозии склона с постоянным уклоном............

637

6.9.2. Расчет дождевой эрозии на склонах с переменным уклоном.....

641

6.10. Прогнозный расчет роста и оценка параметров оврагов……………

643

6.11. Расчет устройств для закрепления вершин оврагов…………………..

645

6.11.1. Конструкции устройств для закрепления вершин оврагов…..

645

6.11.2. Расчет быстротока……………………………………………...

648

6.11.3. Расчет дренажной подушки……………………………………

649

6.12. Примеры расчетов……………………………………………………

650

Глава 7. Расчеты надежности газонефтепроводов.....…………………..

653

7.1. Общие представления о надежности газонефтепроводов……………

653

7.2. Расчет вероятности отказа стенки трубы………………………………

660

7.3. Метод контроля состояния изоляционного покрытия при эксплуатации

 

по ГОСТ Р51164-98………………………………………….

663

7.3.1. Основные представления об электрохимической коррозии

 

подземных трубопроводов……………………………………………..

663

10

7.3.2. Сущность и основные параметры комплексной защиты

 

подземных трубопроводов от коррозии……………………………….

665

7.3.3. Контроль защитных потенциалов и определение переходного

 

сопротивления изоляции……………………………………………….

670

7.4. Оценка малоцикловой долговечности трубопровода по стадии

 

зарождения трещины…………………………………………………………

672

7.5. Расчет остаточного ресурса стенки нефтепровода по характеристикам

 

циклической трещиностойкости…………………………

675

7.6. Расчет параметров остаточного ресурса в условиях стресс-коррозии..

678

7.6.1. Оценка максимально допустимой глубины стресс-коррозионного

 

дефекта при рабочем давлении……………...……….

678

7.6.2. Определение остаточного ресурса трубопровода с учетом

 

фактической скорости стресс-коррозионного дефекта……………….

680

7.7. Расчет остаточного ресурса трубопровода по минимальной вероятной

 

толщине стенки трубы…………………………………………....

682

7.7.1. Общие положения и последовательность расчета……………...

682

7.7.2.Расчет отбраковочной толщины стенки для промысловых трубопроводов…………………………………………………………… 684

7.7.3.Расчет отбраковочной толщины стенки магистральных

нефтепроводов и нефтепродуктопроводов…………………………….

686

7.7.4. Определение отбраковочной толщины стенки магистральных

688

газопроводов и отводов………………………………………………..

7.8. Вероятностный расчет остаточного ресурса трубопровода с учетом

 

общего коррозионно-эрозионного износа стенки трубы…………………

689

7.9. Расчет напряженного-деформированного состояния криволинейных

 

участков трубопроводов, находящихся в эксплуатации………..…………

696

7.10. Примеры расчетов……………………………………………………..

701

Список литературы…………………………………………………………..

718

ПРИЛОЖЕНИЯ………………………………………………………………

726

Приложение А. Общие данные…………………………………………….

727

Приложение Б. Геометрические характеристики и масса труб…………

743

Приложение В. Характеристики изолированных труб…………………..

748

Приложение Г. Перечень технических условий на трубы………………..

749

Приложение Д. Категории участков магистральных трубопроводов…..

772

Приложение Е. Коэффициенты Q-H характеристики нефтяных

 

магистральных насосов серии НМ.…………………………………………

780

Приложение Ж. Коэффициенты Q-H характеристики нефтяных подпорных

 

насосов серии НПВ…...…………………………………………

783

Приложение З. Расчетные разрывные усилия канатов…………………….

785

Приложение И. Основные сведения о защитных покрытиях

 

трубопроводов…………………………………………………………………

791

 

11

Приложение К. Номограмма для определения конечного переходного

 

сопротивления ,,труба – земля”........................................................................

797

Приложение Л. Удельное электрическое сопротивление грунтов..............

798

Приложение М. Этапы, величины давлений и продолжительность

 

испытаний трубопроводов на прочность и проверки их на герметичность

800

Приложение Н. Характеристика 1 м длины трубы с балластными

 

грузами………………………………………………………………………..

804

Приложение О. Теоретические коэффициенты концентрации напряжений

 

на дефектах строительного и эксплуатационного

 

происхождения...................................................................................................

805

Приложение П. Карты районирования территории Российской Федерации

 

по климатическим характеристикам……………………………………..……

807

12

Издание приурочено к 100-летнему юбилею со дня рождения Тарана Владимира Диомидовича

ПРЕДИСЛОВИЕ

Трубопроводный транспорт нефти, нефтепродуктов и газа – составляющая часть системы снабжения промышленности, энергетики, транспорта и населения топливом и сырьем. Он является одним из дешевых видов транспорта, обеспечивая энергетическую безопасность страны и в то же время позволяет существенно разгрузить железнодорожный транспорт для перевозок других важных для народного хозяйства грузов.

Магистральный трубопроводный транспорт – важнейшая и неотъемлемая составляющая топливно-энергетического комплекса России. На территории РФ создана разветвленная сеть магистральных газопроводов, нефтепроводов и продуктопроводов. Протяженность магистральных трубопроводов в России превысила 225 тыс. км, в том числе газопроводных магистралей – более 155 тыс. км, нефтепроводных – 50 тыс. км, нефтепродуктопроводных – 20 тыс. км. С помощью магистрального трубопроводного транспорта перемещается 100 % добываемого природного газа, 99 % добываемой нефти, более 50 % производимой продукции нефтепереработки.

Степень надежности трубопроводов во многом определяет стабильность обеспечения регионов России важнейшими топливно-энергетическими ресурсами. Одним из путей решения проблемы повышения надежности газонефтепроводов является использование новых эффективных научно обоснованных технологий строительства и ремонта трубопроводных систем. Основной особенностью строительства и ремонта трубопроводов является разнообразие природно-климатических и гидрологических характеристик местности вдоль трассы, что требует значительного разнообразия конструктивных и технологических решений при прокладке и эксплуатации линейной части трубопроводов.

Многие вопросы технологии строительства нефтегазовых объектов рассмотрены в трудах основоположника специальности «Сооружение газонефтепроводов и хранилищ» профессора, доктора технических наук, заслуженного деятеля науки и техники РСФСР Владимира Диомидовича Тарана.

13

Большой вклад в разработку научных основ строительства и ремонта объектов трубопроводного транспорта в различных инженерно-геологических условиях внесли В.Л. Березин, П.П. Бородавкин, А.Б. Айнбиндер, А.Г. Гумеров, О.М. Иванцов, А.Г. Камерштейн, И.И. Мазур, К.Е. Ращепкин, Л.Г. Телегин, Н.Х. Халлыев, В.Л. Харионовский, В.Г. Чирсков, Э.М. Ясин и другие.

В настоящее время в системе добычи и использования энергоносителей, можно выделить три главных направления развития систем транспорта нефти, нефтепродуктов и газа из России: Балтийское, Северное и Восточное.

Строительство нефтепровода Восточная Сибирь – Тихий океан (ВСТО) диаметром 1220 мм с рабочим давлением 10 МПа и протяженностью 4188 км, рассчитанного на перекачку 80 млн. т нефти в год, станет самым крупным трубопроводным коммерческим проектом начала XXI века.

Крупнейший проект транспортировки газа на Балтийском направлении – Северо-Европейский газопровод диаметром 1067мм с рабочим давлением 20 МПа, 1089 км которого будет проложено по дну Балтийского моря на глубинах до 180 м, выход на проектную мощность 30 млрд м3 к 2010 году. Указанные трубопроводные трассы по своей технической сложности не имеют аналогов в мировой практике строительного проектирования.

Учитывая старение и высокий износ основных фондов нефтегазотранспортных систем на ближайшие годы поставлены крупномасштабные задачи в области диагностики и ремонта линейной части трубопроводов, позволяющие существенно повысить надежность и безопасность работы трубопроводных магистралей.

Допущенное Министерством высшего и среднего специального образования СССР в качестве учебного пособия 1-е издание книги Л.А.Бабина, Л.И.Быкова, В.Я.Волохова «Типовые расчеты по сооружению трубопроводов» вышло из печати в 1979г. и пользуется неизменным спросом не только у студентов, но и у инженерно-технических работников топливноэнергетического комплекса.

В предлагаемом издании учтены положения новых нормативнотехнических документов, существенно расширен круг рассматриваемых задач.

Авторами обобщенны материалы трудов специалистов ВНИИСТа, ВНИИГАЗа, ГУП «ИПТЭР», «Гипротрубопровода», «Гипроспецгаза», РГУНГа им И.М. Губкина, УГНТУ и собственые работы по проектированию, строительству, эксплуатации, диагностике и ремонту линейной части газонефтепроводов.

Авторы

14

1

 

КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ

 

О МАГИСТРАЛЬНЫХ ТРУБОПРОВОДАХ

 

И ТЕХНОЛОГИИ ПЕРЕКАЧКИ НЕФТИ,

ГЛАВА

 

НЕФТЕПРОДУКТОВ И ГАЗА

 

 

 

1.1. Назначение, состав, классификация и категория магистральных трубопроводов

Магистральные трубопроводы – это капитальные инженерные сооружения, рассчитанные на длительный срок эксплуатации и предназначенные для бесперебойной транспортировки на значительные расстояния природных и искусственных газов (в газообразном или сжиженном состоянии), нефти, нефтепродуктов, воды, твердых и сыпучих тел, взвешенных в потоке воздуха или воды, от мест их добычи, переработки, забора (начальная точка трубопровода) к местам потребления (конечная точка).

В состав магистральных трубопроводов входят:

нефтеперекачивающие (НПС) и компрессорные (КС) станции;

емкости для хранения нефти, нефтепродуктов и газа;

линейная часть трубопровода с ответвлениями и лупингами, запорной арматурой, переходами через естественные и искусственные препятствия, узлами подключения НПС, КС и т.д.;

линии электропередачи, установки электрохимзащиты (ЭХЗ);

противопожарные средства, противоэрозионные и защитные сооружения трубопроводов;

постоянные дороги и вертолетные площадки, расположенные вдоль

трассы трубопровода, и подъезды к ним, опознавательные и сигнальные знаки и т. д.

В настоящее время все вновь строящиеся, а также реконструируемые магистральные трубопроводы и отводы от них условным диаметром до 1400 мм включительно с рабочим давлением 1,2 – 10 МПа должны проектироваться с учетом основных положений строительных норм и правил (СНиП 2.05.06-85* [114]). Эти нормы не распространяются на трубопроводы, прокладываемые в городах и населенных пунктах, в районах морских акваторий, на промыслах, а также на трубопроводы, предназначенные для транспортирования газа, нефти, нефтепродуктов и сжиженных углеводородных газов, оказывающих коррозионные воздействия на металл труб или охлажденных до температуры ниже минус 40°С.

Магистральные газопроводы в зависимости от рабочего давления p делятся на два класса:

класс I 2,5 МПа < p < 10,0 МПа;

15

класс II 1,2 МПа < p < 2,5 МПа.

Магистральные нефтепроводы и нефтепродуктопроводы. в зависимости от условного диаметра DУ подразделяются на четыре класса:

класс I 1000мм < DУ ≤ 1200 мм;

класс II 500мм < DУ ≤ 1000 мм;

класс Ш 300мм < DУ ≤ 500 мм; класс IV DУ < 300 мм.

Чем выше класс трубопровода, тем большую опасность он представляет в случае разрушения, и тем будут большие расстояния от оси трубопровода до близлежащих населенных пунктов, промышленных предприятий, а также отдельных зданий и сооружений, определяемые по табл. 4* [114].

Разделения трассы магистрального трубопровода по категориям.

Магистральные трубопроводы проходят по участкам с различным рельефом местности, с различными гидрогеологическими условиями, пересекают водные преграды, автомобильные и железные дороги, электрические подземные кабели и воздушные высоковольтные линии электропередачи, линии связи и т.д. Поэтому в зависимости от условий работы трубопровода, а также для безопасности расположенных вблизи трассы объектов согласно СНиП 2.05.0685* линейная часть (табл. 1.1) и отдельные участки магистральных трубопроводов (приложение Д) подразделяются на пять категорий: В, I, II, Ш и IV. В каждой категории предъявляются определенные требования к прочности трубопровода, к контролю качества сварных соединений, предварительным гидравлическим испытаниям и типам изоляционного покрытия (табл. 1.1,

табл. 1.2).

Категорийность линейной части магистральных трубопроводов и их участков зависит от вида транспортируемого продукта и условного диаметра трубопровода.

Категорийность линейной части и отдельных участков промысловых трубопроводов приведена в ведомственных строительных нормах СП-34-116-97 [125].

Категории магистральных трубопроводов

Таблица 1.1

 

 

Категория трубопровода

Назначение трубопровода

при прокладке

подземной

наземной и

 

 

надземной

Для транспортирования природного газа:

 

 

а) диаметром менее 1200 мм

IV

III

б) диаметром 1200 мм и более

III

III

в) в северной строительно-климатической зоне

III

III

Для транспортирования нефти и нефтепродуктов:

 

 

а) диаметром менее 700 мм

IV

III

б) диаметром 700 мм и более

III

III

в) в северной строительно-климатической зоне

III

III

16

Таблица 1.2

Требования, предъявляемые к участкам различных категорий магистральных трубопроводов

 

Коэффициент условий

Количество монтаж-

Величина давления

 

ных сварных соеди-

Категория

работы трубопровода

нений, подлежащих

при испытании и

трубопровода

при расчете его на

контролю физичес-

продолжительность

и его участка

прочность, устойчи-

кими методами,

испытания

вость и деформатив-

 

ность m

% общего

трубопровода

 

количества

 

 

 

 

В

0,60

 

 

I

0,75

Принимается по СНиП III-42-80* [123]

II

0,75

III

0,90

 

 

IV

0,90

 

 

Примечание. При испытании трубопровода для линейной его части допускается повышение давления до величины, вызывающей напряжение в металле трубы до предела текучести с учетом минусового допуска на толщину стенки.

1.2. Конструктивные решения магистральных трубопроводов

Основной составляющей магистрального трубопровода является линейная часть – непрерывная нить, сваренная из отдельных труб или секций и уложенная по трассе тем или иным способом.

В настоящее время существуют следующие принципиально различные конструктивные схемы прокладки магистральных трубопроводов: подземная, полуподземная, наземная и надземная. Выбор той или иной схемы прокладки определяется условиями строительства и окончательно принимается на основании технико-экономического сравнения различных вариантов.

Подземная схема укладки является наиболее распространенной (98% от общей протяженности) и предусматривает укладку трубопровода в грунт на глубину, превышающую диаметр труб (рис. 1.1).

При подземной укладке достигается максимальная механизация работ всех видов, не загромождается территория и после окончания строительства используются пахотные земли, отсутствует воздействие солнечной радиации и атмосферных осадков, трубопровод находится в стабильных температурных условиях. Однако на участках с вечномерзлыми, скальными и болотистыми грунтами данная схема укладки является неэкономичной из-за высокой стоимости земляных работ. Кроме того, необходимость специальной балластировки (особенно газопроводов) на участках с высоким стоянием грунтовых вод и надежного антикоррозионного покрытия от почвенной коррозии значительно удорожает стоимость строительства.

17

а

б

в

г

д

е

Рис. 1.1. Подземные схемы прокладки трубопровода:

а – прямоугольная форма траншеи; б – трапецеидальная форма траншеи; в – смешанная форма траншеи; г – укладка с седловидными пригрузами, д – укладка с использованием винтовых анкеров для закрепления против всплытия; е – укладка в обсыпке из гидрофобизированных грунтов

Наземные схемы прокладки (рис. 1.2) преимущественно используются в сильно обводненных и заболоченных районах при высоком уровне грунтовых вод и очень малой несущей способности верхнего слоя грунта, на солончаковых грунтах, при наличии подстилающих скальных пород, а также при пересечении с другими коммуникациями.

При наземной прокладке верхняя образующая трубопровода располагается выше отметок дневной поверхности, а нижняя образующая – ниже, на уровне или выше дневной поверхности. Для уменьшения объема насыпи и увеличения устойчивости трубопровода в горизонтальной плоскости (особенно на криволинейных участках) рекомендуется проектировать прокладку трубопровода в неглубокую траншею глубиной 0,4 – 0,8 м с последующим сооружением насыпи необходимых размеров. При всех ее преимуществах недостатком является слабая устойчивость грунта насыпи и необходимость устройства большого числа водопропускных сооружений.

18

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Оставленные комментарии видны всем.