|
Содержание работы или список заданий
|
Выполнить практические 1 и 2, варианты 1,13,15.
Практическая работа №1
Расчет толщины стенки трубопроводов
Теоретические основы
Расчетную толщину стенки трубопровода δ, мм, следует определять по формуле
(1)
При наличии продольных осевых сжимающих напряжений толщину стенки следует определять из условия
(2)
где n - коэффициент надежности по нагруз¬ке - внутреннему рабочему давле-нию в трубопроводе, принимаемый по прил. 35; p – рабочее давление, МПа; Dн - наружный диаметр трубы, мм; R1 – расчетное сопротивление растяжению металла труб, МПа; ψ1 - коэффициент, учитывающий двух¬осное напряженное состояние труб
(3)
где нормативное сопротивление растяжению (сжатию) металла труб, принимается равным минимальному значению временного сопротивления σвр (предела прочности) по прил. 40, МПа; m – коэффициент условий работы трубопровода принимаемый по прил. 34; k1 , kн – коэффициенты надежности, соответственно, по материалу и по назначению трубопровода, принимаемые по прил. 39, 37.
, (4)
где σпр.N - продольное осевое сжимающее нап¬ряжение, МПа.
, (5)
где α, Е, μ – физические характеристики стали, принимаемые по прил. 38; Δt – температурный перепад, 0С, Δt= tэ – tф ; Dвн – диаметр внутренний, мм, с толщиной стенки δн, принятой в первом приближении, Dвн = Dн –2 δн.
Толщину стенки труб следует принимать не менее 1/140 Dн, но не менее 3 мм для труб условным диаметром 200 мм и менее, и не менее 4 мм - для труб условным диаметром свыше 200 мм.
Увеличение толщины стенки при наличии продоль¬ных осевых сжимающих напряжений по сравнению с величиной, полученной по первой формуле, должно быть обосновано технико-экономическим расчетом, учитывающим конструктивные решения и темпера¬туру транспортируемого продукта.
Полученное расчетное значение толщины стенки трубы округляется до ближайшего большего значе¬ния, предусмотренного государственными стандар¬тами или техническими условиями.
Задача. Определить толщину стенки трубы участка магистрального нефтепровода с наружным диаметром Dн. Исходные данные для расчета: категория участка, внутреннее давление – р, марка стали, температура стенки трубы при эксплуатации – tэ, температура фиксации расчетной схемы трубопровода – tф, коэффициент надежности по материалу трубы – k1. Исходные данные в табл. 1
Таблица 1
Исходные данные к задаче
№ вар. Dн, мм Категория участка , кг/м3 tф ,0С tэ, 0С р,МПа Марка
стали k1
1 530 В 850 -33 4 5,0 13Г1С-У 1,4
2 620 I 840 -35 10 6,8 17Г1С 1,34
3 720 II 750 -40 16 6,9 13Г2АФ 1,47
4 820 III 770 -39 14 7,3 13Г1С-У 1,4
5 1020 IV 780 -38 8 4,3 09ГБЮ 1,34
6 1220 IV 870 -37 12 4,5 12Г2СБ 1,47
7 530 I 840 -36 6 5,8 09Г2ФБ 1,4
8 820 II 830 -34 18 6,5 13Г1СБ-У 1,34
9 1020 III 890 -32 20 4,3 10Г2ФБ 1,47
10 1220 IV 810 -31 22 5,3 10Г2ФБЮ 1,4
11 530 IV 850 -37 4 4,5 13Г1С-У 1,4
12 620 IV 840 -36 10 5,8 17Г1С 1,34
13 720 I 750 -34 16 6,5 13Г2АФ 1.47
14 820 II 770 -32 14 4,3 13Г1С-У 1,4
15 1020 III 780 -31 8 5,3 09ГБЮ 1,34
16 1220 IV 870 -33 12 5,0 12Г2СБ 1,47
17 530 III 840 -35 6 6,8 09Г2ФБ 1,4
18 820 IV 830 -40 18 6,9 13Г1СБ-У 1,34
19 1020 IV 890 -39 20 7,3 10Г2ФБ 1,47
20 1220 I 810 -38 22 4,3 10Г2ФБЮ 1,4
21 720 IV 780 -39 4 5,3 12Г2СБ 1,47
22 820 IV 870 -38 10 4,5 09Г2ФБ 1,4
23 1020 I 840 -37 16 5,8 13Г1СБ-У 1,34
24 1220 II 830 -36 14 6,5 10Г2ФБ 1,47
25 530 III 890 -34 8 4,3 10Г2ФБЮ 1,4
Практическая работа №2
Проверка продольной устойчивости подземного трубопровода
Теоретические основы
Проверку на прочность подземных и назем¬ных (в насыпи) трубопроводов в продольном направлении следует производить из условия
(6)
где σпр.N - продольное осевое напряжение от расчетных нагрузок и воздействий, МПа, определяемое по формуле (5), но для принятой толщины стенки; ψ2 - коэффициент, учитывающий двух¬осное напряженное состояние ме¬талла труб, при растягивающих осе¬вых продольных напряжениях (σпр.N ≥ 0), принимаемый равным единице, при сжимающих (σпр.N < 0) определяемый по формуле
(7)
σкц - кольцевые напряжения от расчётного внутреннего давления, МПа, определяемые по формуле
(8)
δ – принятая толщина стенки трубы, мм.
Для предотвращения недопустимых пласти¬ческих деформаций подземных и наземных (в насыпи) трубопроводов проверку необходимо производить по условиям
а) (9)
б)
где =т (предел текучести стали), МПа; - максимальные (фибровые) суммар¬ные продольные напряжения в трубо¬проводе от нормативных нагрузок и воздействий, определяемые по формуле
(10)
где R - минимальный радиус упругого из¬гиба оси трубопровода, м; - кольцевые напряжения от нормативного (рабочего) давления, МПа, определяемые по формуле
(11)
ψ3 - коэффициент, учитывающий двух¬осное напряженное состояние ме-талла труб; при растягивающих про¬дольных напряжениях ( ≥ 0) принимаемый равным единице, при сжимающих ( ≤ 0) - определяемый по формуле
(12)
Задача 2. Проверить на прочность, на недопустимость пластических деформаций участок магистрального газопровода с наружным диаметром Dн и толщиной стенки - . Исходные данные для расчета: категория участка, внутреннее давление – р, марка стали, температура стенки трубы при эксплуатации – tэ, температура фиксации расчетной схемы трубопровода – tф, коэффициент надежности по материалу трубы – k1. Радиус упругого изгиба R=1000 Dн. Исходные данные в табл. 13.1.
|