книги / Типовые расчеты при сооружении и ремонте газонефтепроводов
..pdf
|
2.0пределяется средний относительный износ по формуле (7.124) при |
|
V |
s Л |
|
ч ' |
- f - |
= 7,74 (по таблице данных примера 7.5). |
k=l\ |
дш J |
|
—7 74
А= = 0,1935.
р40
3.Среднее квадратическое отклонение относительного утонения по
формуле (7.126) при ^ ( д , ~ ^ СРУ =0,1922
/0Д922 = 0 о702
SV 40-1
4.Полагая среднее квадратическое отклонение технологического допуска So =0,05, определяем среднее квадратическое отклонение относительного износа по формуле (7.128)
Sd = i j s ï - s Z = Vo,07022 - 0,052 = 0,0493.
5. Верхнее интервальное значение среднего относительного износа для квантиля нормального распределения с вероятностью 0,95, Ud~I,65 по формуле (7.139)
- |
0 0493 |
Д, . = 0,1935 +1,65 • |
7 - - = 0,2067. |
* |
л/40^2 |
6. Верхнее интервальное значение среднеквадратического отклонения относительного износа определяется для Ud=l,65, 0=0,95 по формуле (7.139)
S= 0,0493 +1,65 ,0’0493— = 0,0589.
*л/2 -40 -8
7.Средний допустимый относительный износ по формуле (7.127)
8.Определяется квантиль функции Лапласа (аргумент функции Ф):
0371 -0 ,2 0 6 7 .^ 3
V0,05892+0,052
9. Из табл. 7.3 при величине квантиля 2,165 находим значение функции Лапласа, равное 0,984.
10. Подставляя это значение в формулу (7.138), находим значение Г-% вероятности, равное 0,984 • 0,95 = 0,935.
11.По таблице 7.3 Г-% вероятности 0,935 соответствует Us —квантиль, равный 1,52.
12.Вычисляется параметр Q* по формуле (7.140):
. 0,374-0,2067-1,52Уо,05892 -0,3742 +0,05г(0,20672 -1,522 0.05892)
^ |
0,20672 - 1,522 • 0.05892 |
13.Остаточный ресурс трубопровода при вероятности прогноза 95%
T = (<2* - l) - r = (1,18-1)-12 = 2,1 года.
Пример 7.7. Проверить устойчивость и отсутствие пластических деформаций на криволинейном участке подземного газопровода диаметром 1020мм, проложенного в сыпучих грунтах при следующих данных.
Исходные геометрические характеристики участка: £i = 20,8 м - длина хорды изогнутого участка;
fi = 0,5355 м - начальная стрелка прогиба этого участка;
в = 21° =0,368 рад - угол наклона плоскости от трубопровода;
ССв = 11,47° - угол поворота, приведенный к плоскости оси трубопровода;
р \ - 101,26 |
м - радиус поворота в начальном положении; |
h = 1,31 м - начальная глубина заложения до оси трубопровода. |
|
Геометрические характеристики трубы: |
|
Д, = 1,02м; |
ô= И мм; |
F = 3,485-Ю'2 м2; |
/= 4,41449-10'3 м4; |
W = 8,657-10‘V ; |
Е = 2,1- 10s МПа. |
Масса единицы длины трубопровода с изоляцией и газом: |
|
q0 = 374,7 кг/м.
Вес трубы qmp= 0,00367 МН/м.
Материал трубы —сталь 17Г1С с характеристиками: ав —520 МПа; ат= 360 МПа.
Грунт - песок мелкий одноразмерный с физико - механическими характеристиками :
фгр= 30° - угол внутреннего трения; ргр= 1,58 т/м3 - плотность грунта; сгр= 0 - сцепление грунта;
И'гр= 5,6% - средняя влажность грунта; ^ =0,0155 МН/м3 - удельный вес грунта.
Характеристики ползучести:
к, = 5,154; к2= 0,0009; а\ = 1,49; а2= 1,54; т, = 0,0014 МПа; т2 = 0017 МПа. Режим работы трубопровода и технологические параметры после пуска
газопровода:
t2= 35,7°C - температура газа; рраб= 5,45 МПа - рабочее давление; t = -22°С - расчетное значение температуры замыкания монтажного стыка.
Решение
1. Определяется сопротивление грунта горизонтальным перемещениям по формуле (7.143)
дг = 0,0155 1,31-1,02 ^ 45° + 30° + 0 +
+(0,0155 • 1,02 • 1,31+ 0,00347) • tg30° = 0.076МН/м.
2.Параметр tg8 по формуле (7.145)
tgP = lg30° + 4,93 е '1713|/ ' 02 =1.547
3. Сопротивление грунта вертикальному перемещению по формуле (7.144)
а„ = 0,00367 + 0,0155 • 1,022( — |
+ |
.1,547 - - |
J |
]= 0,0254 МН/м. |
U |
02 |
1,022 |
8 |
4. Сопротивление грунта поперечному перемещению в плоскости поворота, наклоненной под углом 0 к горизонту по формуле (7.146)
, |
« . „ W |
H * / ’ |
=( |
|
U.02) |
||
qe = 0,0254 + (0,076 - 0,0254)-е |
|
|
= 0,04 МН/м. |
5. Критическая сила Эйлера для прямолинейного участка по формуле (7.147)
$кр - тс1 ■2,1 105 - 4,41449 10~3 = 21,126 МН.
20,82
6. Нормативные кольцевые напряжения в стенке трубопровода от рабочего
давления по формуле (7.148) |
|
|
„ |
_ 5,45-(1,02 - 2-0,011) |
|
|
|
= 247,23 МПа. |
к |
ц ~ |
2 - 0,011 |
7. Продольное сжимающее усилие от нормативного давления по формуле (7.149)
S " = (о.2 +1,2 • 10~5 • 2,1 • 105 • 57,7)- 3,485 • 10-2 = 6,79МН.
8. Параметр эквивалентного продольного сжимающего усилия S по формуле (7.150)
т2 =6,79/21,126 = 0,321МН.
9. Приращение стрелки прогиба определяемое без учета перемещения прилегающих участков по формуле (7.151)
y = - M â L /„ ,5 3 5 5 - ! ^ 3 1 ^ ) ,0 ,2 4 5 M .
1-0,321 ^ /г’ -6,79
10. Предельные касательные напряжения для данного грунта, определяемые но зависимости Кулона (7.152)
тпр = 0,0155 1,31- tg30° + 0 = 0,0119 МПа.
20. Циклическое накопленное перемещение конца прилегающего участк определяется по формуле (7.162) при дс=0, принимая коэффициент сопротивления продольным перемещениям из табл. 7.4.
|
|
0.727 |
17 I |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
1 |
1 |
I |
s) |
- |
|
чикя1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
-+— — +Т-— ■+■------ |
|
||||
2,1-105 -3,485-10-2 110,054 + 0,054 + 0,051 + 0,048 + 0,0-45 |
0,044 |
0,043 |
0,040) |
|
||||||||||
1 |
т |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0,0019м. |
|
|
|
|
|
|
|
0,060 |
0,055 |
+ - |
___ + z w ; + |
— т~ |
= 0.< |
|
|
|
|
|
|
||
L0,072 |
0,050 |
0,047 |
0,046 |
0,043ÀJ |
|
|
|
|
|
|
||||
21. Суммарное продольное перемещение конца прилегающего прямолинейного участка с одной стороны, определяемое с учетом всех силовых факторов по формуле (7.163)
и= 0,0019 + 0,0014 + 0,0046 + 0,0019 = 0,0512 м.
22.Стрелка прогиба, определенная от действия всех нагрузок и воздействий по формуле (7.164)
/ - ■ f - |
5355 +0,245)2 8-20,8 0,0512 = 1,214 м. |
|
к |
23. Расчетные кольцевые напряжения по формуле (2.9) 1,1.5,45(1,02 —2 0.01Ц = 27195МПа
щ2- 0,011
24.Расчетные продольные усилия по формуле(2.61)
S=(0,2-271,95+\у2 \0-*-2,\ \05-57у1)-ЪАЬ5Л0'г=6,96 МН.
25. Расчетная длина волны выпучивания по формуле (7.169)
£2«»=- |
( |
265-2. МО5 -4,4145 |
10_3 |
- = 5266,78м2 |
|
80 • 2,Ы 0 5 - 4,4145 >10~3 0,014 |
|||||
|
|
||||
0,044 101,26 |
|
||||
1+ J1 + |
|
|
|||
|
|
0,0442 • 101,262 |
У |
||
|
|
|
|
||
откуда LKp = л/5266,78 = 72,57 м; |
|
|
|||
26. Коэффициент разгрузки ср по формуле (7.168) |
|
||||
|
Ср = 0,04 /(1,31 +1,02 / 2) = 0,022 МН/м2 |
|
|||
27. Критическая продольная сила определяется по формуле (7.167) |
|||||
^ _ 5.;г2.2Л-105 4,41449.10-3 |
5-0,022• 72,572 _ 2 m M R |
||||
*Р |
|
72,57 |
9 п |
|
|
|
|
|
|||
28. Проверяем условие устойчивости по формуле (2.60) должно 6,960,9*2,164, фактически 6,96>1,95 ,
т. е. устойчивость не обеспечивается.
29. Приращение стрелки прогиба изогнутого участка определяется по формуле (7.165)
e = f 2 - /) = 1,214 - 0,5355 = 0,6785 м.
30. Коэффициент, учитывающий двухосное напряженное состояние по формуле (2.50)
|
( |
Ÿ |
|
|
^ з= . 1-0,75 |
247,23 |
-0.5 |
l 4™ 3 = 0,954 - 0,343 = 0,612. |
|
|
||||
|
- °'9 360 |
J |
0,9 |
360 |
|
0,9-1 |
0,9 |
Г |
|
31. Продольные напряжения от нормативной продольной силы по формуле (7.166)
6,79 t 6,79 0,6785 = 727МШ.
3,485-10-2 8,657-10~3
32. Проверяется выполнение условия (2.46)
0,9 7 2 7 М П а > 0 . 6 1 2 -360=220.3 МПа,
т. е. происходит потеря устойчивости трубопровода и дальнейшее нарастание стрелы прогиба с пластическими деформациями стенки трубы, требуется капитальный ремонт участка.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1.Агапкин В.М., Борисов С.Н., Кривошеин Б.Л. Справочное руководство по расчетам трубопроводов. - М.: Недра, 1987. - 191с.
2.Айнбиндер А.Б. Расчет магистральных и промысловых трубопроводов на прочность и устойчивость: Справочное пособие. —М.: Недра, 1997. —287с.
3.Акулов А.И., Бельчук Г.А., Демянцевич В.П. Технология и оборудование сварки плавлением. - М.: Машиностроение, 1977. - 432с.
4.Альбом характеристик центробежных нагнетателей природного газа. - М.:
ВНИИГАЗ, 1985.-87с.
5.Бабин Л.А., Быков Л.И., Волохов В.Я. Типовые расчеты по сооружению трубопроводов. - М.: Недра, 1979. - 176с.
6.Бабин Л.А., Быков Л.И., Волохов В.Я. Справочник мастера-строителя магистральных трубороводов. - М.: Недра, 1986. - 224с.
7.Бабин Л.А., Григоренко П.Н., Ярыгин Е.Н. Типовые расчеты при сооружении трубопроводов: Учеб, пособие для вузов. - М.: Недра, 1995. - 246с.
8.Березин В.Л., Ращепкин К.Е., Телегин Л.Г. и др. Капитальный ремонт магистральных трубопроводов. - М.: Недра, 1978. - 364с.
9.Бородавкин П.П. Механика грунтов: Учеб, для вузов. - М.: ООО “Недра - Бизнесцентр”, 2003. - 349с.
10.Бородавкин П.П., Березин В.Л. Сооружение магистральных трубопроводов: Учеб, для вузов. - М.: Недра, 1987. - 471с.
И . Бородавкин П.П., Таран В.Д. Трубопроводы в сложных условиях. - М.: Недра, 1968.-304с.
12.Бородавкин П.П., Березин В.Л., Шадрин О.Б. Подводные трубороводы. - М.: Недра, 1979.-415с.
13.Бородавкин П.П., Глоба А.М. Сооружение трубопроводов в горах. - М.: Недра, 1987.-144с.
14.Бородавкин П.П., Синюков А.М. Прочность магистральных трубопроводов. -М .: Недра, 1984. - 383с.
15.Бородавкин П.П., Ким Б.И. Охрана окружающей среды при строительстве и эксплуатации магистральных трубопроводов. - М.: Недра, 1981. - 160с.
16.Бородавкин П.П. Подземные магистральные трубопроводы. Проектирование и строительство. - М.: Недра, 1982. - 383с.
17.Будзуляк Б.В., Васильев Г.Г., Иванов В.А. и др. Организационно технологические схемы производства работ при сооружении магистральных трубопроводов: Учеб, пособие. - М.: ИРЦ Газпром, 2000. - 416с.
18.Быков Л.И., Автахов З.Ф. К вопросу проектирования балочных трубопроводных переходов / Сооружение, ремонт и диагностика трубопроводов: Сб. науч. тр. - М.: Недра, 2003. - С.49-59.
19.Быков Л.И., Автахов З.Ф., Лунев Л.А. Повышение эффективности использования балочных трубопроводных переходов / Материалы Новоселовских чтений: Сб. науч. тр. Вып. 2. - Уфа: Изд-во УГНТУ, 2004. - С.208-221.
20. Быков Л.И., Лунев Л.А. Новые методы проектирования надземных трубопроводных переходов / Трубопроводный транспорт нефти. - 2001, №6. - С. 18-20.
21.Быков Л.И., Лунев Л.А., Автахов З.Ф. К вопросу рационального проектирования надземных трубопроводных переходов / Сооружение и ремонт газонефтепроводов и газонефтехранилищ: Сб. науч. тр. - Уфа: Изд-во УГНТУ, 2002.- С .5 1-60.
22.Васильев Н.П. Балластировка и закрепление трубопроводов. - М.: Недра, 1984.-166с.
23.Виноградов С.В. Расчет подземных трубопроводов на внешние нагрузки.
-М.: Стройиздат, 1980. - 135с.
24.Висячие трубопроводные переходы / В.И. Кириенко, В.Н. Шилеановский, Д.А. Коршунов и др. - Киев: Изд-во “Буд1вельник”,1968. - 159с.
25.Волков М.М., Михеев А.Л., Конев К.А. Справочник работника газовой промышленности. - М.: Недра, 1989. - 286с.
26.ВСН 2-67-76. Инструкция по внедрению метода сплава при строительстве магистральных трубопроводов больших диаметров на болотах. - М.: Миннефтегазстрой, 1976. - 35с.
27.ВСН 51-3-85. ВСН 2-38-85. Проектирование промысловых стальных трубопроводов. -М .: Мингазпром, Миннефтепром, 1986.-97с.
28.ВСН 005-88. Строительство промысловых стальных трубопроводов. Технология и организация. - М.: Миннефтегазстрой, 1990. - 23с.
29.ВСН 006-89. Строительство магистральных и промысловых
трубопроводов. Сварка. - М.: Миннефтегазстрой, 1990. - 216с.
30.ВСН 007-88. Строительство магистральных и промысловых трубопроводов. Конструкции и балластировка. - М.: Миннефтегазстрой, 1990. - 51с.
31.ВСН 008-88. Строительство магистральных и промысловых
трубопроводов. Противокоррозионная и тепловая изоляция. - М.: Миннефтегазстрой, 1990. - 103с.
32.ВСН 009-88. Строительство магистральных и промысловых трубопроводов. Средства установки электрохимической защиты. - М.: Миннефтегазстрой, 1990.-76с.
33.Дополнение к ВСН 009-88. Средства и установка электрохимзащиты. Электрохимическая защита кожухов на переходах трубопроводов под автомобильными и железными дорогами - М.: ГКНС “Нефтегазстрой”, 1991. — 15с.
34.ВСН 010-88. Строительство магистральных и промысловых трубопроводов. Подводные переходы. - М.: Миннефтепроводстрой, 1990. - 103с.
35.ВСН 011-88. Строительство магистральных и промысловых трубопроводов. Очистка полости и испытание. - М.: Миннефтегазстрой, 1990. - 98с.
36.ВСН 012-88. Строительство магистральных и промысловых трубопроводов. Контроль качества и приемка работ. - М.: Миннефтегазстрой, 1990.- ч . 1,2.-103с.
37.ВСН 013-88. Строительство магистральных и промысловых трубопроводов в условиях вечной мерзлоты. - М.: Миннефтегазстрой, 1989. - 32с.
38.ВСН 014-88. Строительство магистральных и промысловых трубопроводов. Охрана окружающей среды. - М.: Миннефтегазстрой, 1990. - 83с.
39.ВСН 39-1.9-003-98. Ведомственные строительные нормы. Конструкции и способы балластировки подземных трубопроводов. - М.,1998. - 51с.
40.Гидравлические испытания действующих нефтепроводов / Р.С.Зайнуллин, А.Г. Гумеров, Е.М. Морозов, В.Х. Галюк. - М.: Недра, 1990. - 224с.
41.Гидротехнические сооружения / Под. общ. ред. В.П. Недриги. - М.: Стройиздат, 1983. - 543с.
42.Гольдштейн И.Г., Кириенко В.И. Висячие и арочные переходы. - М.: Недра, 1 9 6 4 .-115с.
43.Гольянов А.И., Муфтахов Е.М. Технологический расчет газопровода: Часть 1. - Уфа: Изд-во УГНТУ, 2003. - 67с.
44.ГОСТ 1497-84 . Металлы. Методы испытания на растяжение. - М.: Изд-во стандартов, 1984. - 63с.
45.ГОСТ 25.506-85 Расчеты и испытания на прочность. Методы механических испытаний металлов. Определение характеристик трещиностойкости (вязкости разрушения) при статическом нагружении. - М.: Изд-во стандартов, 1985. - 62с.
46.ГОСТ 17.5.3.05-84. Охрана природы. Рекультивация земель. Общие требования к землепользованию. - М.: Изд-во стандартов, 1984 - 6с.
47.ГОСТ 17.4.3.02-85. Охрана природы. Почвы. Требования к охране плодородного слоя почвы при производстве земляных работ. - М.: Изд-во стандартов, 1985.- 4с.
48.ГОСТ 17.5.3.06-85. Охрана природы. Земли. Требования к определению норм снятия плодородного слоя почвы при производстве земляных работ. - М.: Изд-во стандартов, 1985. - 6с.
49.ГОСТ 12249-89. Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. - М.: Госстройиздат, 1989. - 80с.
50.ГОСТ 27.002 - 89. Надежность в технике. Основные понятия. Термины и определения. - М.: Изд-во стандартов, 1989. - 39с.
51.ГОСТ Р 51164-98. Трубопроводы стальные магистральные. Общие требования защиты от коррозии / Госстрой СССР. - М.: ЦИТП Госстроя СССР,
1999.-42с.
52.Григоренко П.Н., Ахметов Ф.Ш. Устойчивость трубопроводов против всплытия на периодически обводняемых участках: Учеб, пособие. - Уфа: Изд-во УНИ, 1989.-87с.
53.Гумеров А.Г., Азметов Х.А., Гумеров Р.С. Реконструкция линейной части магистральных нефтепроводов / Под ред. А.Г. Гумерова. - М.: ООО “НедраБизнесцентр”, 2003. - 308с.
54.Гумеров А.Г., Зубаиров А.Г., Векштейн М.Г. и др. Капитальный ремонт подземных нефтепроводов. - М.: ООО “Недра-Бизнесцентр”, 1999. - 525с.