Нормативное сопротивление растяжению металла труб
Расчет трубопровода на прочность и устойчивость.
Расчет толщины стенки нефтепровода ведется по методике, отраженной в разделе 12 СП 36.13330.2012.
Расчетные сопротивления растяжению (сжатию) R1 и R2 следует определять по формулам (2.1.1), (2.1.2.):
(2.1.1)
(2.1.2)
где R1н = σвр – нормативное сопротивление растяжению металла трубы, МПа;
R2н = σпр – нормативное сопротивление сжатию металла трубы, МПа;
m – коэффициент условий работы трубопровода при расчете его на прочность, устойчивость и деформативность, принимаемый по таблице из СП 36.13330.2012, 2.1.2.;
k1, k2 – коэффициенты надежности по материалу, принимаемые соответственно по таблицам из СП 36.13330.2012, 2.1.3 и 2.1.4;
kн – коэффициент надежности по назначению трубопровода, принимаемый по таблице из СП 36.13330.2012, 2.1.5.
Таблица 2.1.1. Категории магистральных нефтепроводов. СП 36.13330.2012.
Назначение трубопровода | Категория трубопровода при прокладке |
подземной | |
диаметр 720 мм | III |
Согласно таблице 2.1.1, рассматриваемый нефтепровод относится к трубопроводу II категории.
Магистральные трубопроводы и их участки подразделяются на категории, требования к которым в зависимости от условий работы, объема неразрушающего контроля сварных соединений и величины испытательного давления приведены в таблице 2.1.2.
Таблица 2.1.2. Магистральные трубопроводы и их участки. СП 36.13330.2012.
Категория трубопровода и его участка | Коэффициент условий работы трубопровода при расчете его на прочность, устойчивость и деформативность, m |
II | 0,825 |
Таблица 2.1.3. Коэффициент надежности по материалу. СП 36.13330.2012.
Характеристика труб | Значение коэффициента надежности по материалу k1 |
1.Сварные из контролируемой прокатки и термически упрочненные трубы, изготовленные двухсторонней электродуговой сваркой под флюсом по сплошному технологическому шву, с минусовым допуском по толщине стенки не более 5% и подвергнутые автоматическому контролю в объеме 100% на сплошность основного металла и сварных соединений неразрушающими методами | 1,34 |
Таблица 2.1.4. Коэффициент надежности по материалу. СП 36.13330.2012.
Характеристика труб | Значение коэффициента надежности по материалу k2 |
Прямошовные и спиральношовные сварные из малоуглеродистой и низколегированной стали с отношением | 1,15 |
Таблица 2.1.5. Коэффициент надежности по назначению трубопровода. СП 36.13330.2012.
Номинальный диаметр трубопроводамм | Значение коэффициента надежности по назначению трубопровода kн | |||
для газопроводов в зависимости от внутреннего давления р | для нефтепроводов и нефтепродукто-проводов | |||
р £ 5,5 МПа | 5,5 <р£ 7,5 МПа | 7,5 < р £ 10 МПа | ||
600-1000 | 1,100 | 1,100 | 1,155 | 1,100 |
Принимаем k1 = 1,34, k2 = 1,15 и kн = 1,100.
Нормативные сопротивления растяжению (сжатию) металла труб и сварных соединений R1н и R2н следует принимать равными соответственно минимальным значениям временного сопротивления и предела текучести, принимаемым по государственным стандартам и техническим условиям на трубы. Таблица 2.1.6.
Таблица 2.1.6. Временное сопротивление и предел текучести. ТУ 1381-012-05757848-2005.
Класс прочности | Временное сопротивление разрыву на поперечных образцах, (σв. Н/мм2 (кгс/мм2) | Предел текучести, σт, Н/мм2 (кгс/мм») |
К55 |
Расчетную толщину стенки трубопровода d, следует определять по формуле (2.1.3.):
(2.1.3)
Определим необходимую толщину стенки трубопровода:
Полученное расчетное значение толщины стенки трубы округляется до ближайшего большего значения, предусматриваемого ГОСТ и ТУ, принимаем 10 мм.
Внутренний диаметр трубопровода вычисляется по формуле (2.1.4.):
(2.1.4)
По таблице 2.1.7. находим теоретическую массу трубы, при известном диаметре нашей трубы.
Таблица 2.1.7. Теоретическая масса труб. ТУ 1381-012-05757848-2005.
Толщина стенки труб, мм | Теоретическая масса 1м труб, кг, при наружном диаметре, 720 мм, (кг) |
10,0 | 175,09 |
По формуле (2.1.5.) найдем массу всего трубопровода, при известной теоретической массы трубопровода за 1м/кг.
(2.1.5)
Находим относительное удлинение, по данному классу прочности, в таблице 2.1.8.
Таблица 2.1.8. Механические свойства основного металла труб.
Класс Прочности | Временное сопротивление разрыву на поперечных образцах, (σв. Н/мм2 (кгс/мм2) | Предел текучести, σт, Н/мм2 (кгс/мм») | Относительное удлинение, (δ5), % |
не менее | |||
К55 |
ТУ 1381-012-05757848-2005.
Таблица 2.1.9. Расчетные параметры.
Наименование | Δ, мм | Теор. Масса 1м трубы, кг | Lтрубы, м | Мтрубы, кг | σв Н/мм2 | σт Н/мм2 | Рраб, МПа | Dвнутр., мм | Удельная вязкость Дж/см2 | Относительное удлинение (δ5), % |
Труба стальная, электросварная прямошовная с наружным диаметром 720 мм, К55 | 175,09 | 6,5 | 39,2 |
Таблица 2.1.10. Базовый химический состав по анализу ковшевой пробы.
Класс/кат. прочности трубопровода | Массовая доля элементов, % | ||||||
Углерод (С) | Марганец (Mn) | Кремний(Si) | Сера(S) | Фосфор(P) | Ванадий(V) | Ниобий(Nb) | |
К55 | 0,15 | 1,65 | 0,60 | 0,007 | 0,025 | 0,06 | 0,10 |
Трубы должны изготавливаться из листового проката, поставляемого в горячекатаном состоянии, после контролируемой или нормализующей прокатки, контролируемой прокатки с ускоренным охлаждением, а также в термически обработанном состоянии по режима изготовителя. Каждый лист должен быть подвергнут ультразвуковому контролю заводом изготовителем. Ультразвуковой контроль производится для всей площади листа. Ширина прикромочных зон — не менее 40 мм. По согласованию между заказчиком и изготовителем ультразвуковой контроль сплошности листа производят в соответствии с ГОСТ 22727-88.
РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ТРАНШЕИ
Технологические параметры земляных сооружений, применяемых при строительстве магистральных трубопроводов, устанавливаются в зависимости от диаметра прокладываемого трубопровода, способа его закрепления, рельефа местности, грунтовых условий и определяются проектом. Размеры траншеи устанавливают в зависимости от назначения и внешних параметров трубопровода, вида балластировки, характеристики грунтов, гидрогеологических и рельефных условий местности.
Глубину траншеи устанавливают из условий предохранения трубопровода от механических повреждений при переезде через него автотранспорта, строительных и сельскохозяйственных машин. Глубина траншеи при прокладке магистральных трубопроводов принимается равной диаметру трубы плюс необходимая величина засыпки грунта над ней и назначается проектом. При этом она должна быть (соответственно СНиП 2.05.06-85).
Трубопроводы с Dнаружным менее 1000мм, глубину траншеи принимаем равным 0,8м.
Минимальную ширину траншеи по низу назначается СНиП и принимается не менее Dнаружнего+300мм.
Ширину траншеи по низу найдем по формуле (2.1.2.1):
(2.1.2.1.)
Таблица 2.1.2. 1. Допустимая крутизна откосов траншей. СНиП 2.05.06-85
Грунт | Отношение высоты откосов к его заложению при глубине выемки, м | ||
до 1,5 | до 3,0 | до 5,0 | |
Глина | 1:0 | 1:0,25 | 1:0,75 |
Найдем площадь поперечного сечения, по формуле (2.1.2.2.):
(2.1.2.2)
Где,
a-ширина траншеи по низу, (м);
b-ширина траншеи по верху, (м);
h- глубина траншеи, (м).
Вычислим ширину траншеи по верху, по формуле (2.1.2.3.):
(2.1.2.3.)
Где,
k-отношение высоты откосов к его заложению при глубине выемки, (м);
h-глубина траншеи, (м);
а-ширина траншеи по низу, (м).
Схема 2.1.2.1. Габариты траншеи
Таблица 2.1.2.2. Параметры траншеи
Наименование | Глубина траншеи, м | Ширина траншеи по низу, м | Тип траншеи | Заложение откосов | Тип грунта | Площадь поперечного сечения, м2 |
МН Dнаружный= 720мм | 1.52 | 1,02 | С вертикальными стенками | 1:0 | Глина | 1,581 |
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОБЪЕМОВ РАБОТ
Земляные работы по сравнению с другими работами на строительной площадке являются наиболее трудоемкими и поэтому выполняются механизированным способом. Только в отдельных случаях, когда не представляется возможным использовать механизмы, применяется ручной труд в небольших объемах.
Объем разрабатываемого грунта определяется по формуле (2.1.3.1.):
(2.1.3.1.)
Ширину траншеи по дну и ее глубину определяют согласно
СНиП 3.02.01-87 в зависимости от конструктивных особенностей линейно-протяженного сооружения и методов производства работ.
При подсчете объемов земляных работ следует выделить объем избыточного грунта, вытесняемого трубопроводами, колодцами, камерами, подъем грунта, образовавшегося за счет остаточного рыхления, который в свою очередь, равен объему засыпки, умноженному на коэффициент остаточного разрыхления грунта.
Для получения объема планировочных работ всю площадь на плане с горизонталями (генплан трассы) разбивают на элементарные участки, по каждому из них подсчитывают объем грунта и результаты суммируют.
Обратную засыпку траншей, на которые не передаются дополнительные нагрузки (кроме собственного веса грунта), можно выполнять без уплотнения грунта, но с отсыпкой по трассе траншеи валика, размеры которого следует определять с учетом последующей естественной осадки грунта. Наличие валика не должно препятствовать использованию территории в соответствии с ее назначением.
Засыпку магистральных трубопроводов, следует производить в соответствии с правилами работ, установленными соответствующими СНиП.
Для определения объема грунта при засыпке воспользуемся формулой (2.1.3.2.):
(2.1.3.2.)
Где,
D-наружний диаметр, (м);
L-общая длина трубопровода, м;
1,05-коэффициент увеличения вытесняемого грунта.
Определили объем земляных работ для того, чтобы обоснованно выбрать методы и средства их выполнения, установить необходимость транспортирования или возможности распределения вынутого из траншей грунта на прилегающей территории и последующего его использования для устройства обратных засыпок.
Дата добавления: 2017-02-25; просмотров: 982 | Нарушение авторских прав | Изречения для студентов
Читайте также:
Рекомендуемый контект:
Поиск на сайте:
© 2015-2020 lektsii.org — Контакты — Последнее добавление
Источник
Технические условия (рабочее давление) Рраб, МПа | Наружный диаметр трубы Dн, мм | Толщина стенки трубы δ, мм | Марка стали | Предел прочности σвр, МПа, (кгс/мм2) | Предел текучести σтек, МПа, (кгс/мм2) | Относительное удлинение ε, % | Ударная вязкость KCU при радиусе надреза 1 мм, Дж/см2 | Эквивалент углерода, %, не более | Испытательное давление Рзав, кгс/мм2 | Конструкция трубы и состояние поставки металла |
ТУ 14-3-1698-2000 | 11,0 | 13Г1СУ | 540 (55) | 380,0 (39) | 39,2 (-60°С) | 0,46 | 84,81 | Прямошовные трубы из нормализованной низколегированной стали |
— изоляция трубопровода в два слоя лентой и оберткой типа (плотность ленты «Полилен»=1046 кг/м³, плотность обертки «Полилен»=1028 кг/м³);
— грунт – суглинок.
Расчет толщины стенки участка газопровода ведется по методике отраженной в ВН 39-1.9-005-98.
Расчет минимальной толщины стенки морского газопровода под воздействием внутреннего давления следует производить по формуле:
(3.39)
где m – коэффициент надежности, принимаемый равный 1,1;
К – расчетный коэффициент надежности;
Р0 – наружное гидростатическое давление, Н/мм2;
Ргр – вертикальное давление грунта, Н/мм2;
σт – минимальное значение предела текучести металла труб, принимаемое по государственным стандартам и техническим условиям на стальные трубы, Н/мм2.
Принимаем m=1; К=0,8 (табл.3.6 )
Таблица 3.6
Значения расчетных коэффициентов надежности «К» для морских газопроводов.
Кольцевые растягивающие напряжения при постоянно действующих нагрузках | Суммарные напряжения при постоянных нагрузках в комбинации с нагрузками окружающей среды или случайными нагрузками | Суммарные напряжения в процессе строительства или проведения гидростатических испытаний | |
Морской газопровод | Береговые и прибрежные участки газопровода в охранной зоне | Морской газопровод, включая береговые и прибрежные участки в охранной зоне | Морской газопровод, включая береговые и прибрежные участки в охранной зоне |
0,72 | 0,60 | 0,80 | 0,96 |
Наружное гидростатическое давление на трубу при фактической глубине воды определяется по формуле:
(3.40)
где ρ – плотность воды, кг/м3.
(3.41)
где γгр – удельный вес грунта, кН/м3 (для расчетов принимается в среднем 19 кН/м3).
Принимаем предварительное значение толщины стенки участка трубопровода по сортаменту δном = 11 мм.
Толщину стенки труб, определенную по формуле (3.39), следует принимать не менее 1/140 Dн, и не менее 4 мм — для труб условным диаметром свыше 200 мм.
(3.42)
Следовательно, оба условия выполняются.
Внутренний диаметр трубопровода равен:
(3.43)
При этом толщина стенки должна удовлетворять условию, чтобы величина давления Ри, была бы не менее величины рабочего (нормативного) давления.
Каждая труба должна проходить на заводах-изготовителях испытания гидростатическим давлением Ри, МПа, в течение не менее 20 с, величина которого должна быть не ниже давления, вызывающего в стенках труб кольцевое напряжение, равное 95 % нормативного предела текучести.
При величине испытательного давления, на заводе-изготовителе менее требуемой должна быть гарантирована возможность доведения гидравлического испытания при строительстве до давления, вызывающего напряжение, равное 95 % нормативного предела текучести.
Величина Ри на заводе для всех типов труб должна определяться по величине нормативного предела текучести по формуле:
(3.44)
где R – расчетное значение напряжения, принимаемое равным 95 % R2н, МПа;
Dвн – внутренний диаметр трубы, м.
Нормативные сопротивления растяжению (сжатию) металла труб и сварных соединений и следует принимать равными соответственно минимальным значениям временного сопротивления и предела текучести, принимаемым по государственным стандартам и техническим условиям на трубы.
Минимальную толщину стенки труб с наружным диаметром 219 мм принимаем равной 11 мм.
Таким образом, – условие выполняется.
Date: 2016-05-14; view: 871; Нарушение авторских прав
Источник
Расчетное сопротивление стали растяжению R1 определяется по формуле:
, (1)
где — временное сопротивление разрыву, принимаемое по таблице 7 СНиП 2.05.06-85* Магистральные трубопроводы равным, ;
m — коэффициент условий работы трубопровода, принимаемый равным m = 0,90 для трубопроводов III категории по таблице 1 СНиП 2.05.06-85* Магистральные трубопроводы;
k1 — коэффициент надежности по материалу, принимаемый равным k1 = 1,4 для труб, изготовленных из нормализованной, термически упрочненной стали по таблице 9 СНиП 2.05.06-85* Магистральные трубопроводы;
kн — коэффициент надежности по назначению трубопровода, принимаемый равным kн = 1 при наружном диаметре трубопровода 1020 мм и внутреннем давлении р = 7 МПа по таблице 11 СНиП 2.05.06-85* Магистральные трубопроводы.
.
Расчетная толщина стенки трубопровода d определяется по формуле:
, (2)
где n — коэффициент надежности по нагрузке — внутреннему рабочему давлению в газопроводе, принимаемый равным n = 1,1 по таблице 13 СНиП 2.05.06-85* Магистральные трубопроводы;
р — рабочее (нормативное) давление, равное р = 7 МПа;
Dн— наружный диаметр трубы, равный Dн = 1220 мм;
R1 — расчетное сопротивление растяжению.
.
В соответствии с [1] принимаем d = 14 мм.
Проверку на прочность подземных трубопроводов в продольном направлении следует производить из условия:
, (3)
где sпр.N — продольное осевое напряжение от расчетных нагрузок и воздействий;
y2 — коэффициент, учитывающий двухосное напряженное состояние металла труб;
R1 — расчетное сопротивление растяжению.
Продольные осевые напряжения sпр.N определяются по формуле:
, (4)
где — коэффициент линейного расширения металла трубы, равный ;
Е — переменный параметр упругости (модуль Юнга);
Dt — расчетный температурный перепад, принимаемый Dt = 50ºС;
m — переменный коэффициент поперечной деформации стали (коэффициент Пуассона);
n — коэффициент надежности по нагрузке;
р — рабочее (нормативное) давление;
Dвн — внутренний диаметр трубы;
d —толщина стенки трубы.
Внутренний диаметр трубы Dвнопределяется по формуле:
, (5)
где Dн— наружный диаметр трубы;
d —толщина стенки трубы.
.
Переменный параметр упругости Е (модуль Юнга) определяется по формуле:
, (6)
где si — интенсивность напряжений;
ei — интенсивность деформаций;
m0 — коэффициент поперечной деформации в упругой области, равный m0 = 0,3;
E0 — модуль упругости, равный E0 = 2,05×105МПа.
Переменный коэффициент поперечной деформации стали m (коэффициент Пуассона) определяется по формуле:
, (7)
где si — интенсивность напряжений;
ei — интенсивность деформаций;
m0 — коэффициент поперечной деформации в упругой области;
E0 — модуль упругости.
Интенсивность напряжений si определяется по формуле:
, (8)
где sкц — кольцевые напряжения от расчетного внутреннего давления;
m0 — коэффициент поперечной деформации в упругой области.
Кольцевые напряжения от расчетного внутреннего давления sкц определяются по формуле:
, (9)
где n — коэффициент надежности по нагрузке;
р — рабочее (нормативное) давление;
Dвн — внутренний диаметр трубы;
d —толщина стенки трубы.
.
Нитенсивность напряжений si равна:
.
Интенсивность деформаций ei определяется по формуле:
, (10)
где si — интенсивность напряжений;
m0 — коэффициент поперечной деформации в упругой области;
E0 — модуль упругости.
.
Переменный параметр упругости Е равен:
.
Переменный коэффициент поперечной деформации стали m равен:
.
Продольные осевые напряжения sпр.N равны:
.
(11)
.
Условие прочности выполняется.
Источник
#G0 Марка стали | ГОСТ или ТУ | Толщина | Нормативное сопротивление МПа (кгс/кв.мм) | Расчетное сопротивление МПа | ||
ВСт3кп, ВСт3сп ВСт3пс, 20 16Г2АФ | ГОСТ ГОСТ ГОСТ ТУ14-3-567-76 | До 10 5-15 4-36 6-9 | 225 (23,0) 245 (25,0) 245 (25,0) 440 (45,0) | 370 (38,0) 370 (38,0) 410 (42,0) 590 (60,0) | 215 (2200) 235 (2400) 225 (2300) 400 (4100) | 350 (3550) 350 (3550) 375 (3800) 535 (5450) |
За нормативные сопротивления приняты Значения расчетных сопротивлений Примечание. Нормативные сопротивления |
Таблица 51, б
Марки стали, заменяемые сталями по #m12291 901710462гост 27772-88#s
#G0Стали | Заменяемая | ГОСТ или ТУ |
С235 | ВСт3кп2 ВСт3кп2-1 18кп | ГОСТ ТУ ГОСТ |
С245 | ВСт3пс6 ВСт3пс6-1 18пс | ГОСТ ТУ ГОСТ |
С255 | ВСт3сп5, ВСт3пс6 (листовой ВСт3сп5-1, 18сп, 18Гпс, 18Гсп | ГОСТ ТУ ГОСТ |
С275 | ВСт3пс6-2 | ТУ |
С285 | ВСт3сп5-2, ВСт3Гпс5-2 | ТУ |
С345, С345Т | 09Г2 | ГОСТ ГОСТ 19282-73* |
09Г2С, 14Г2 (листовой, 15ХСНД (листовой прокат толщиной до 10 мм, | ГОСТ 19282-73* | |
12Г2С гр. 1 | ТУ | |
09Г2 09Г2 09Г2С 14Г2 (фасонный | ТУ 14-1-3023-80 | |
390 | ТУ | |
ВСтТпс | ГОСТ | |
С345К | 10ХНДП | ГОСТ ГОСТ ТУ |
С375, С375Т | 09Г2С гр. 2 | ТУ |
12Г2С гр. 2 | ТУ | |
14Г2 14Г2 | ТУ 14-1-3023-80 | |
14Г2 10Г2С1, 15ХСНД 10ХСНД | ГОСТ ГОСТ 19282-73* | |
С390, С390Т | 14Г2АФ, 10Г2С1 10ХСНД | ГОСТ 19282-73* |
С390К | 15Г2АФДпс | ГОСТ |
С440 | 16Г2АФ, 15Г2СФ термоупрочненная | ГОСТ |
С590 | 12Г2СМФ | ТУ |
С590К | 12ГН2МФАЮ | ТУ |
Примечания: 1. Стали С345 и С375 категорий 2. Стали С345К, С390, С390К, С440, С590, С590К по 3. Замена сталей по #M12291 |
Таблица 52*
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
Источник