Механические характеристики трубных сталей

ГОСТ на трубы	Марка стали	R1н;. МПа	R2н;, МПа
8731-74	10 20 10Г2 10 10Г2	353 412 471	216 245 265
8733-74	10 20 10Г2	350 412 421	206 245 245
10705-80 (в термооб-работанном состоянии)	10 ВСтЗсп 20	333 372 412	206 225 245
10705-80 (без термо­обработки)	10 ВСтЗсп 15, 20	333 392 172	Согласно сертифика­ту или результатам испытаний
550-75	20 10Г2 15Х5 15Х5М 15Х5ВФ 15Х5МУ 12Х8ВФ 08Х18Н10Т 12Х18Н10Т 10Х17Н13М2Т	431 470 392 392 392 588 392 520 529 529	255 260 216 216 216 412 167 Согласно сертификату или результатам испытаний
9941-81	08Х18Н10Т 12Х18Н10Т 10Х17Н13М2Т	549 549 529	Тоже
ТУ 14-3-460-75	12Х1МФ	441	260

при

при

где δ тр — минимальная толщина стенки трубы или детали трубопровода, м; Р — рабочее давление в трубопроводе, Па; Дн — наружный диаметр трубы или детали трубопровода, м; n — коэффициент перегруз­ки рабочего давления в трубопроводе, равный 1,2; R1 — расчет­ное сопротивление материала труб и деталей технологических трубопроводов Па, определяемое по формуле: R1 =

α— коэффициент несущей способности; α=1 для труб, кониче­ских переходов, выпуклых заглушек эллиптической формы; для отводов гладких и сварных α=1,3 при отношении радиуса изгиба трубы R к наружному диаметру Дн=1; α=1,15 при ; α=1,0 при ; и более; — нормативное сопротивление, рав­ное наименьшему значению временного сопротивления разрыву материала труб, принимаемое по ГОСТу или ТУ на соответствующие виды труб, Па (табл. 2.1.8); — нормативное сопротивление, равное наименьшему значению предела текучести при растяжении, сжатии и изгибе материала труб, принимаемое по ГОСТу или ТУ на соответствующие виды труб, Па (табл. 7.1.)

m 1 - коэффициент условий работы материала труб при разрыве, равный 0,8;

m 2 - коэффициент условий работы трубопровода, величина которого принимается в зависимости от транспортируемой среды, для токсичных, горючих, взрывоопасных и сжиженных газов –0,6; для инертных газов (азот, воздух и т.п.) или токсичных, горючих и взрывоопасных жидкостей 0,75; для инертных жидкостей - 0,9;

m 3 - коэффициент условий работы материала труб при повышенных температурах, для условий работы промысловых трубопроводов принимается равным 1;

k 1 - коэффициент однородности материала труб: для бесшовных труб из углеродистой и для сварных труб из низколегированной ненормализованной стали

k 1 =0,8;

для сварных труб из углеродистой и из нормализованной низколегированной стали

k 1 =0,85.

Учитывая сложные условия эксплуатации труб для нефтепромысловых коммуникаций, заводы при их изготовлении используют хладо и коррозионностойкие материалы. Кроме того, используются трубы с различными видами покрытий аналогично трубам НКТ.

Запорные устройства промысловых газопроводов в основном бывают двух видов: задвижки и шаровые поворотные краны.

Задвижки газопроводов рассчитывают по тем же формулам, что и задвижки фонтанной арматуры, только запас прочности деталей задвижек применяют

В последнее время большое распространение получили шаровые поворотные краны, применяемые в промысловых и магистральных газопроводах. Для открытия и закрытия крана необходимо его шар повернуть на 90º.Для поворота может быть использована энергия жидкости или сжатого газа, направляемого в специальные цилиндры привода. Краны выпускают с пробкой в опорах (рис. 7.22,а) и с плавающей пробкой (рис. 7.22,б).

В кране с пробкой в опорах пробка опирается через цапфы на бронзовые втулки подшипников скольжения. Уплотнение происходит за счет прижатия втулок (из полимера). Со стороны уплотняющего давления втулка прижимается давлением к шару. Втулки в корпусе уплотняются кольцами.

а б

Рис. 7.22. Схема шаровых поворотных кранов:

а) с пробкой в опорах; б) с плавающей пробкой

В кране с плавающей пробкой пробка вращается на уплотняющих бронзовых втулках, установленных в корпусе. Уплотнительные кольца герметизируют полость крана. Этот кран значительно проще в изготовлении, но требует больших моментов для закрытия.

Момент для поворота пробки на опорах:

,

где М_п – момент трения в подшипниках (опорах); М_к – момент трения кольца о шар.

,

Здесь Q_п – нагрузка на подшипники; R_п – радиус цапфы подшипника,

,

_п – коэффициент трения подшипника, при полусухом трении бронзы о сталь _п0,1.

,

(D_н – наружный диаметр кольца, Р_у – условное давление в трубопроводе).

В кране ; . Подставляя значение D_н в Q_п получаем:

.

По условиям нормальной работы подшипники с бронзовой втулкой:

(Р_у в МПа).

Подставим в М_п значения Q_п и R_п, получим:

,

,

где - среднизй диаметр уплотнения; _к – коэффициент трения пластмассового кольца о пробку; Q_к-усилие, прижимающее кольцо к шару.

,

Тогда

,

После подставления преобразованных величин получим:

,

(D_y в м, Р_у в Мпа)

Для крана с пробкой в опорах: ; .

Момент для поворота плавающей пробки:

,

где - соответственно моменты трения правого и левого бронзового кольца.

,

.

Подставляя в М_кр2 и М^’_к и , с учетом трения в уплотнениях получим:

,

где - коэффициент трения бронзового кольца о пробку.

Сравнение величин М_кр1 и М_кр2 показывает, что во втором случае момент почти в 2 раза больше, чем в первом.