Добавил:

Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Чайковский технологический институт (филиал ИжГТУ)

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

ремон курсовик.doc

Скачиваний:

102

Добавлен:

08.09.2019

Размер:

756 Кб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 78 / 98 9 > Следующая >>>

6 Расчет подземного газопровода на прочность

И УСТОЙЧИВОСТЬ

Ремонтные работы проходили на 1982 км. газопроводе «Уренгой - Ужгород» силами бригады Можгинской ЛЭС. Производилась замена участка газопровода после проведения внутритрубной дефектоскопии.

На месте осуществления капитального ремонта диаметр и толщина стенки существующей трубы принята равной 1420х19.

6.1 Расчёт толщины стенки трубопровода.

Проверка соответствия толщины стенки существующего газопровода Ш категории выполнена в соответствии с [1].

Исходные данные для расчета имеют следующий вид:

наружный диаметр трубопровода D_н=1420 мм;
давление в трубопроводе Р=7.4 МПа;
тип трубопровода - газопровод
продукт – газ;
грунт – глина;

По сортаменту [1] выбираем трубы, изготовленные по ТУ-У-322-8-22-96 из стали 13 Г1СБ-У Харцызского трубного завода со следующими характеристиками:

временное сопротивление разрыву _в=570 МПа, предел текучести _т=470 Мпа.

коэффициент надежности по металлу трубы к₁=1.34.

Определяем коэффициенты согласно [1]:

- коэффициент условий работы трубопровода, принимается в зависимости от

категории трубопровода. Так как проектируемый участок прокладывается

подземно через болота, то определяем, что такой участок

принадлежит к третьей категории, следовательно, m=0,9 ;

- коэффициент надежности по металлу, принимаемый по сортаменту, к₁=1.34.

- коэффициент надежности по назначению трубопровода. Для трубопровода с

условным диаметром 1420 мм и внутренним давлением 7,4 МПа, к_н=1,1;

-коэффициент надежности по нагрузке от внутреннего давления n_р=1,1.

Определяем расчетное сопротивление растяжению

(6.1)

где  нормативное сопротивление материала, зависящее от марки стали ,

=_в=570 МПа;

Рассчитываем толщину стенки , первоначально принимая ₁=1.

(6.2)

Полученное значение

толщины стенки округляем до ближайшего большего по сортаменту, равного

δ =19,3 мм.

Продольные осевые напряжения рассчитаем по формуле

(6.3)

где t – расчетный перепад температур, ⁰С;

 – коэффициент Пуассона, =0,3;

_t – коэффициент линейного расширения металла, который равняется

_t=1,210^-5 1/⁰С;

Е – модуль Юнга, равный Е=2,0610⁵ МПа;

n_t – коэффициент надежности по температуре, n_t=1;

D_вн – внутренний диаметр трубопровода, величина которого составляет:

_(6.4)

Рассчитаем нормативные температурные перепады для района прокладки

трубопровода (республика Удмуртия) согласно СНиП 2.01.07 – 85*:

t1= -15˚C tVII= +20˚C ∆I = +20 ∆VII=6˚C.

Нормативные значения температуры наружного воздуха в холодное и теплое

время года:

(6.5)

(6.6)

расчетные значения:

Температурный перепад при замыкании трубопровода в холодное время года:

а при замыкании в летнее время:

В качестве расчетного температурного перепада принимаем набольшее

значение Δt= +50˚C

Рассчитаем продольные напряжения _пр_N:

(6.7)

Знак “минус” указывает на наличие осевых сжимающих напряжений, поэтому

необходимо определить коэффициент ₁, учитывающий двухосное состояние

металла труб.

При _пр_N<0 ₁определяетсяпо формуле:

(6.8)

Для данного значения коэффициента ₁рассчитаем толщину стенки

трубопровода, по формуле (2.2)

Поскольку уточненная расчетная толщина стенки не превышает ранее принятую, проверяем выполнение условия Dн/140 < ,

10,14 <19,3.

Окончательно принимаем толщину стенки равную = 19,3мм.

6.2 Проверка толщины стенки на прочность

Подземные трубопроводы проверяются на прочность в продольном

направлении и на отсутствие пластических деформаций. Прочность в продольном направлении проверяется по условию (6.9).

    R ,

(6.9)

Определяем кольцевые напряжения в стенке трубы от расчетного внутреннего

давления

(6.10)

Вычисляем коэффициент, учитывающий двухосное напряженное состояние

металла труб. При растягивающих осевых продольных напряжениях ( 0)

 =1.0 , при сжимающих ( <0)  определяется по формуле

Проверяем выполнение условия прочности

 R =0.27·348=93,96>|-38,53| МПа, условие выполняется, прочность в

продольном направлении обеспечивается.

6.3 Проверка трубопровода на деформацию

Для предотвращения недопустимых пластических деформаций трубопроводов

проверку производят согласно условиям (6.11) и (6.12).

    ,	(6.11)
,	(6.12)

 = t ;

(6.13)

где  – максимальные суммарные продольные напряжения в трубопроводе от

нормативных нагрузок и воздействий, значение которых находится по формуле

(6.13).

где – радиус упругого изгиба оси трубопровода, равный

 – коэффициент, учитывающий двухосное напряженное состояние металла труб при растягивающих осевых продольных напряжениях;

– кольцевые напряжения в стенках трубопровода от нормативного (рабочего) давления, МПа;

 нормативное сопротивление сжатию металла труб и сварных соединений, равное минимальному значению предела текучести, т.е. =_т=470 МПа.

(6.14)

Определяем кольцевые напряжения от действия нормативного давления:

Проверяем выполнение условия 1.9

265МПа ,

265Мпа< 427.27 МПа.

Условие выполняется.

(6.15)

Определяем коэффициент  :

Определяем суммарные продольные напряжения :

при <0,  =0.533;

при >0,  .

Для положительного температурного перепада

Проверяем выполнение условия    

153Мпа < 227.74 МПа.

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

, (6.16)

где - толщина стенки газопровода, мм;

- наружный диаметр трубы, мм;

- рабочее (нормативное) давление в трубе, Р=5,4 МПа;

- коэффициент надежности по внутреннему рабочему давлению;

=1,1 согласно табл.13* [1];

- расчетное сопротивление растяжению металла трубы, МПа, определяемое по формуле 4 [1]

, (6.17)

где - нормативное сопротивление одноосному растяжению металла труб и сварных соединений из условия работы на разрыв, равное минимальному значению временного сопротивления 560 Мпа ,

нормативное сопротивление сжатию металла труб и сварных соединений, следует принимать равным минимальному значению предела текучести 380 Мпа,

- коэффициент условий работы газопровода, = 0,75 согласно таблицы 1 [1] для газопровода категории I;

- коэффициент надежности по материалу, =1,34 в соответствии с табл.9 [1];

- коэффициент надежности по назначению трубопровода, =1,0 в соответствии с табл.11 [1] для газопроводов Ду=600-1000 мм и Р от 5.4 до 7.4 МПа;

- коэффициент, учитывающий двухосное напряженное состояние труб, определяемый по формуле 14 [1] :

, (6.18)

где - продольное осевое напряжение, МПа, определяемое от расчетных нагрузок и воздействий с учетом упругопластической работы металла труб в зависимости от принятых конструктивных решений, определяемое по формуле 18 [1]

, (6.19)

где - коэффициент линейного расширения металла трубы =1,2^.10 ^-5град ^–1 согласно таблицы 13 [1]

- переменный параметр упругости (модуль Юнга), =2,06^.10⁵ Мпа согласно таблицы 13 [1];

- переменный коэффициент поперечной деформации стали (коэффициент Пуассона), =0,3 согласно таблицы 13 [1];

- коэффициент надёжности по температуре, =1 согласно таблицы 13* [1];

- расчетный температурный перепад, принимаемый положительным при нагревании, согласно обозначений формулы 18 [1] °С;

- внутренний диаметр трубы, = 702 мм.

Абсолютное значение максимального положительного или отрицательного температурного перепада определяется для рассматриваемого частного случая соответственно по формулам согласно 24 [1]:

; (6.20)

, (6.21)

по формуле (6.17):

313 МПа.

Рассчитаем толщину стенки газопровода при ; , газопровод находится в состоянии растяжения:

по формуле (6.16): 6,7 мм.

Согласно проектных исходных данных толщина стенки газопровода равна 10 мм.

Рассчитаем толщину стенки газопровода при ; , газопровод находится в состоянии сжатия.

по формуле (6.19): 38 ⁰С

по формуле (6.20): -89 ⁰С

по формуле (6.18): = -31 МПа

по формуле (6.18): 282 МПа

по формуле (6.17): 1,0

по формуле (6.16): 6,7 мм<10 мм

Согласно п.8.24 [1] проверку на прочность подземных трубопроводов в продольном направлении следует производить из условия 15 [1]

, (6.22)

где - продольное осевое напряжение от расчетных нагрузок и воздействий, МПа, определяемое по формуле (6.19);

- коэффициент, учитывающий двухосное напряженное состояние металла труб, при растягивающих осевых продольных напряжениях принимаемый равным единице, при сжимающих - определяемый по формуле 16 [1]

, (6.23)

где - расчетное сопротивление растяжению металла трубы, МПа, определяемое по формуле (6.17);

- кольцевые напряжения от расчетного внутреннего давления, МПа, определяемые по формуле 17 [1]

, (6.24)

где - толщина стенки газопровода, мм;

- внутренний диаметр трубы, мм;

- рабочее (нормативное) давление в трубе, 5,4 МПа;

- коэффициент надежности по внутреннему рабочему давлению =1,1 согласно таблицы 13* [1]

По формуле (6.24): =208 МПа

По формуле (6.23): 0,48

Проверяем выполнение условия (6.22):

282 МПа 1^.313=313 МПа - при растягивающих осевых продольных напряжениях .

МПа 0,48^.313=150 МПа - при сжимающих осевых продольных напряжениях .

Условие выполняется.

Для предотвращения недопустимых пластических деформаций подземных трубопроводов проверку необходимо проводить по формуле 29 [1]

(6.25)

и формуле 30 [1]

(6.26)

где - максимальные суммарные продольные напряжения в трубопроводе от нормативных нагрузок и воздействий, определяемые по формуле 33 [1]

(6.27)

где - коэффициент линейного расширения металла трубы =1,2^.10 ^-5град ^–1 согласно таблицы 13 [1]

- переменный параметр упругости (модуль Юнга), =2,06^.10⁵ Мпа согласно таблицы 13 [1];

- переменный коэффициент поперечной деформации стали (коэффициент Пуассона), =0,3 согласно таблицы 13 [1];

- наружный диаметр трубы, = 1020 мм.

- минимальный радиус упругого изгиба трубопровода, см =5000 см, так как изгиб в вертикальной плоскости

- кольцевые напряжения от нормативного (рабочего) давления, Мпа, определяемые по формуле 32 [1]:

(6.28)

где - толщина стенки газопровода, мм = 16 мм;

- внутренний диаметр трубы, мм = 988 мм;

- рабочее (нормативное) давление в трубе, 7,5 МПа;

Мпа

- коэффициент, учитывающий двухосное напряженное состояние металла труб; при растягивающих продольных напряжениях принимаемый равным единице, при сжимающих определяемый по формуле 31 [1]: