2 Расчетная часть

2.1 Расчет нефтепровода на прочность

Исходные данные для расчета:

D_н – наружный диаметр трубопровода D_н=325 мм;

Р – давление в трубопроводе Р=6,4 МПа;

_в – временное сопротивление разрыву _в=520 МПа,

_т – предел текучести _т=360 МПа,

_– коэффициент надежности по металлу трубы к₁=1,47.

– коэффициент надежности по назначению трубопровода =1.

марка стали – К52

1) находим расчетное сопротивление металла для стали К52

            (1)

где m – коэффициент условий работы трубопровода, равный 0,6 для участков трубопроводов категории «В», 0,75 для участков категорий I и II и 0,9 для участков категорий III и IV; – коэффицие520нты надежности по мате           риалу; – коэффициент надежности по назначению трубопровода (СНиП 2.05.06–85).

2) вычисляем расчетную толщину стенки трубопровода

                                                  (2)

3) абсолютные значения максимального положительного и максимального отрицательного температурных перепадов.

                                                      (3)

(4)

                               

где =0,3 – коэффициент Пуассона

К дальнейшему принимаем большую из величин =75,1

4) находим величину продольных осевых сжимающих напряжений.

(5)

Знак ″минус″ указывает на наличие осевых напряжений.

(6)

5) пересчитываем толщину стенки нефтепродуктопровода

(7)

Таким образом толщина стенки равная _н =0,005м может быть принята как

окончательный результат

6) вычисляем кольцевые напряжения от внутреннего давления

=, (8)

=,

7) вычисляем коэффициент, учитывающий двухосное напряженное состояние

металла труб

(9)

8) проверяем условие прочности :

│Ϭ_прN│≤ Ψ₂ R₁, (10)

│Ϭ_прN│≤ 0,29 265,3 = 76,93

Так как |48,1| < 76,93, то условие прочности трубопровода выполняется

2.2 Расчет нефтепровода на устойчивость

1) определим кольцевые напряжения от нормативного (рабочего) давления

Ϭ_кц^н = PD_вн / 2 δ_н, (11)

Ϭ_кц^н = 6,4 * 360 / 2*7 = 235,89 МПа

Проверяем выполнение условия

Ϭ_кц^н ≤ m / 0,9 К_н R₂^н, (12)

где R₂^н – нормативное сопротивление сжатию металла труб и сварных

соединений, следует принимать равным min значению предела

текучести Ϭ_т, МПа

Ϭ_кц^н – кольцевые напряжения от нормативного (рабочего) давления,

МПа

235,89 МПа ≤( 0,75 / 0,910) 441 МПа

235,89МПа ≤ 367,5 МПа

Условие выполняется .

2) минимально допустимый радиус упругого изгиба оси трубопровода R_min = 500 м.

Ϭ _пр^н = μ Ϭ_кц^н –α E t ± ( ED_н / 2R_min ), (13)

Ϭ _пр^н₍₁₎ = 0,3 238,89–1,210^–5 2,0610⁵ 38,2 + (2,0610⁵520 / 250010³)= 86,417 МПа

Ϭ _пр^н₍₂₎ = 0,3 238,89 –1,210^–5 2,0610⁵ 38,2 – (2,0610⁵520 / 250010³) = – 131,943 МПа

Ϭ _пр^н₍₃₎ = 0,32381,210^–5 2,06 10⁵ (–89,2) + (2,0610⁵520 / 250010³) = 401,347 МПа

Ϭ _пр^н₍₄₎ = 0,3238–1,2 10^–5+2,0610⁵ (–89,2) – (2,0610⁵520 / 2 50010³)= 182,987 МПа

3) вычисляем коэффициент, учитывающий двухосное напряженное состояние металла труб

Ψ ₃ = – 0,5 Ϭ_кц^н / (m/0,9К_н )R₂^н, (14)

Ψ₃ = – 0,5 – 0,3205 = 0,43

4) проверяем выполнение условия

│ Ϭ _пр^н│≤ Ψ₃ m / 0,9К_н R₂^н, (15)

А) │86,417│МПа < 0,43 (0,75/0,91)441МПа ; 86,417МПа<367,5МПа

Б) │–131,943│МПа<0,43 (0,75/0,91)441МПа; –131,943МПа<367,5МПа

В) │401,347│МПа<0,43 (0,75/0,91)441МПа; 401,347МПа<367,5МПа

Г) │182,987│МПа<0,43 (0,75/0,91)441МПа; 182,987МПа<367,5МПа

Условия не выполняется при Ϭ _пр^н₍₄₎ = 182,987 МПа

5) определяем радиус упругого изгиба оси трубопровода исходя из условия, что:

R_min ≥ 0,5ЕD_н / Ψ₃ (m/0,9К_н) R₂^н –μϬ_кц^н+α+Е+t_(–), (16)

R_min ≥ 0,52,0610⁵520/0,43 (0,75/0,91)441–0,3235,85+1,210^–52,0610⁵ (–85,2) ≥ 700

Произведем перерасчет

Ϭ_пр(3)^н = 0,3235,89–1,210^–5 2,0610⁵ (–89,2) + 2,0610⁵520/270010³ = 70,767 + 220,5 + 75,9 = 266,4 МПа

6) проверяем выполнение условия :

│366,4│МПа < 1 (0,75/0,91)441МПа ; │366,4│МПа<367,5МПа

Условие выполняется, следовательно, вычисленная толщина стенки обеспе- чивает достаточную прочность и не допускает пластические деформации в продольном направлении.