Нормативное сопротивление растяжению металла труб

Нормативное сопротивление растяжению металла труб thumbnail
Лекции.Орг

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 , 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 , 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;

— 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
стенки,мм

Нормативное сопротивление
Нормативное сопротивление растяжению металла труб,

МПа (кгс/кв.мм)

Расчетное сопротивление
Нормативное сопротивление растяжению металла труб,

МПа
(кгс/кв.см)

Нормативное сопротивление растяжению металла труб

Нормативное сопротивление растяжению металла труб

Нормативное сопротивление растяжению металла труб

Нормативное сопротивление растяжению металла труб

ВСт3кп,
ВСт3пс,

ВСт3сп

ВСт3пс,
ВСт3сп

20

16Г2АФ

ГОСТ
10705-80*

ГОСТ
10706-76*

ГОСТ
8731-87

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)

Нормативное сопротивление растяжению металла трубЗа нормативные сопротивления приняты
минимальные значения предела текучести
и временного сопротивления, приводимые
в государственных общесоюзных
стандартах или технических условиях,
МПа (кгс/кв.мм). В тех случаях, когда
эти значения в государственных
общесоюзных стандартах или технических
условиях приведены только в одной
системе единиц — (кгс/кв.мм), нормативные
сопротивления, МПа, вычислены умножением
соответствующих величин на 9,81 с
округлением до 5 МПа.

Нормативное сопротивление растяжению металла трубЗначения расчетных сопротивлений
получены делением нормативных
сопротивлений, МПа, на коэффициенты
надежности по материалу, определяемые
в соответствии с п. 3.2*, с округлением
до 5 МПа; значения расчетных сопротивлений,
кгс/кв.см получены делением расчетных
сопротивлений, МПа, на 0,0981.

Примечание. Нормативные сопротивления
труб из стали марки 09Г2С по ГОСТ 8731-87
устанавливаются по соглашению сторон
в соответствии с требованиями
указанного стандарта; расчетные
сопротивления — согласно п. 3.2* настоящих
норм.

Таблица 51, б

Марки стали, заменяемые сталями по #m12291 901710462гост 27772-88#s

#G0Стали
по#M12291 901710462ГОСТ
27772-88#S

Заменяемая
марка стали

ГОСТ или ТУ

С235

ВСт3кп2

ВСт3кп2-1

18кп

ГОСТ
380-71**

ТУ
14-1-3023-80

ГОСТ
23570-79

С245

ВСт3пс6
(листовой прокат толщиной до 20 мм,
фасонный — до 30 мм)

ВСт3пс6-1

18пс

ГОСТ
380-71**

ТУ
14-1-3023-80

ГОСТ
23570-79

С255

ВСт3сп5,
ВСт3Гпс5,

ВСт3пс6

(листовой
прокат толщиной св. 20 до 40 мм, фасонный
— св. 30 мм),

ВСт3сп5-1,
ВСт3Гпс5-1,

18сп, 18Гпс, 18Гсп

ГОСТ
380-71**

ТУ
14-1-3023-80

ГОСТ
23570-79

С275

ВСт3пс6-2

ТУ
14-1-3023-80

С285

ВСт3сп5-2, ВСт3Гпс5-2

ТУ
14-1-3023-80

С345, С345Т

09Г2

ГОСТ
19281-73*,

ГОСТ 19282-73*

09Г2С,

14Г2

(листовой,
фасонный прокат толщиной до 20 мм),

15ХСНД

(листовой прокат толщиной до 10 мм,
фасонный — до 20 мм)

ГОСТ 19282-73*

12Г2С гр. 1

ТУ
14-1-4323-88

09Г2
гр. 1,

09Г2
гр. 2,

09Г2С
гр. 1,

14Г2
гр. 1

(фасонный
— до 20 мм)

ТУ 14-1-3023-80

390

ТУ
14-15-146-85

ВСтТпс

ГОСТ
14637-79*

С345К

10ХНДП

ГОСТ
19281-73*,

ГОСТ
19282-73*,

ТУ
14-1-1217-75

С375, С375Т

09Г2С гр. 2

ТУ
14-1-3023-80

12Г2С гр. 2

ТУ
14-1-4323-88

14Г2
гр. 1 (фасонный прокат толщиной св. 20
мм),

14Г2
гр. 2 (фасонный прокат толщиной до 20
мм)

ТУ 14-1-3023-80

14Г2
(фасонный и листовой прокат толщиной
св. 20 мм),

10Г2С1,

15ХСНД
(фасонный прокат толщиной св. 20 мм,
листовой — св. 10 мм),

10ХСНД
(фасонный прокат без ограничения
толщины, листовой — толщиной до 10 мм)

ГОСТ
19281-73*,

ГОСТ 19282-73*

С390, С390Т

14Г2АФ,

10Г2С1
термоупрочненная,

10ХСНД
(листовой прокат толщиной св. 10 мм)

ГОСТ 19282-73*

С390К

15Г2АФДпс

ГОСТ
19282-73*

С440

16Г2АФ,
18Г2АФпс,

15Г2СФ термоупрочненная

ГОСТ
19282-73*

С590

12Г2СМФ

ТУ
14-1-1308-75

С590К

12ГН2МФАЮ

ТУ
14-1-1772-76

Примечания: 1. Стали С345 и С375 категорий
1, 2, 3, 4 по #M12291 901710462ГОСТ
27772-88#Sзаменяют
стали категорий соответственно 6, 7 и
9, 12, 13 и 15 по ГОСТ 19281-73* и ГОСТ 19282-73*.

2. Стали С345К, С390, С390К, С440, С590, С590К по
#M12291 901710462ГОСТ
27772-88#Sзаменяют
соответствующие марки стали категорий
1-15 по ГОСТ 19281-73* и ГОСТ 19282-73*, указанные
в настоящей таблице.

3. Замена сталей по #M12291
901710462ГОСТ 27772-88#Sсталями, поставляемыми по другим
государственным общесоюзным стандартам
и техническим условиям, не предусмотрена.

Таблица 52*

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
  • #

Источник