Проверка прочности и деформации подземного газопровода

Проверяем прочность газопровода в продольном направлении по условию

ç s ç y R . (8)

При растягивающих осевых продольных напряжениях (s ≥0) y =1,0, при сжимающих (s <0) y - коэффициент, учитывающий двухосное напряженное состояние металла труб, определяем по формуле

y = . (9)

Значение кольцевых напряжений определяем по формуле

= . (10)

Находим y по формуле (9)

y = .

Проверяем прочность газопровода в продольном направлении по условию (8) при значениях:

а) s -0,470МПа,

ç-0,470ç 0,0096×359,63, 0,470<3,452 -условие выполняется;

б) s 359,15МПа,

‌‌ 359,15 1×359,63, 359,15<359,63 -условие выполняется.

Для проверки по деформациям находим сначала кольцевые напряжения s от действия нормативной нагрузки – внутреннего давления по формуле

s = . (11)

Проверяем условие

s ≤ , (12)

325,48≤ , 325,48<419 МПа – условие выполняется.

Находим y -коэффициент, учитывающий двухосное напряженное состояние металла трубы

y (13) .

Определяем значение продольных напряжений s по формуле

(14)

и проверяем выполнение условия по формуле

ç s ç y . (15)

Минимальный радиус упругого изгиба оси газопровода принимаем из условия прочности поперечных сварных швов и упругой работы металла труб по формуле 2.49 [5]

≥ (16)

и из условия ≥1400м [6].

При y =1 и =-101,84°С по формуле (16)

≥

принимаем =2150м.

Для отрицательного температурного перепада при =-101,84 °С

по формуле (14):

а) ;

б) .

Проверяем выполнение условия по формуле (15):

, 417,42<419 – условие выполняется;

, 281,364<419 – условие выполняется.

Для положительного температурного перепада при =43,64 °С по формуле (14):

а) ;

б) .

Проверяем выполнение условия по (15):

, 57,794<419 – условие выполняется;

ç ç , 78,262<147,394 – условие выполняется.

Таким образом, с учетом всех проверок принимаем трубу диаметром 1420 мм и толщиной стенки 15,7 мм, импортной поставки из стали марки Х70 по ТУ-75-86.

1.6.3 Проверочный расчет устойчивости трубопровода против всплытия на заболоченном участке 1466 км

Газопровод уложен на болоте I типа от ПК384+47 до ПК386+00, длина укладки 150 м, для балластировки использованы железобетонные седловидные грузы в количестве 115 штук.

Выталкивающая сила воды определяется по формуле

q = , (17)

где: D - диаметр газопровода наружный с изоляцией,

- удельный вес воды с учетом растворенных в ней солей, принимаем = [5].

Толщина трехслойного изоляционного покрытия усиленного типа принимаем [5].

Наружный диаметр газопровода с изоляцией находим по формуле

D = (18)

Вычисляем выталкивающую силу воды по формуле (17)

q = .

Вычисляем интенсивность нагрузки от упругого отпора при свободном изгибе газопровода по формуле

q = , (19)

где – осевой момент инерции поперечного сечения трубы

= = . (20)

Угол поворота оси газопровода в вертикальной плоскости принимаем , , тогда q по формуле (19)

.

Расчетная нагрузка от веса трубы

q = q + q + q , (21)

где: q - нагрузка от собственного веса металла трубы;

q - расчетная нагрузка от веса изоляционного покрытия;

q -нагрузка от веса продукта, при монтаже q =0 Н/м.

Нагрузка от собственного веса металла трубы при - удельном весе металла, из которого изготовлены трубы, =78500 Н/м находим по формуле

q = = . (22)

Расчетная нагрузка от веса изоляционного покрытия

q = (23)

где: - коэффициент надежности по нагрузке от действия собственного веса трубопровода [5];

q и q - нормативные нагрузки от веса изоляционного покрытия и оберточного слоя

q = , (24)

q = ; (25)

k - Коэффициент, учитывающий величину нахлёста, при двухслойной изоляции k =2,3, при однослойной обертке k =1,09 [5];

= -толщина изоляционного покрытия [5];

= - толщина обёртки [5];

- плотность изоляционного покрытия [5];

- плотность обёртки [5].

Расчет нагрузок по (24) и (25):

q = ;

q = .

Нагрузка от веса изоляционного покрытия по формуле (23)

q = .

Нагрузка от веса трубы по формуле (21)

q = .

Рассчитаем вес балластированного газопровода в воде при равномерной балластировке по формуле

= (26)

,

где: - нагрузка от веса перекачиваемого продукта, принимаем ;

коэффициент надежности по нагрузке, для железобетонных пригрузов [5].

Число пригрузов, необходимое для балластировки участка газопровода определяем по формуле

, (27)

где: - длина балластированного газопровода, =150м;

- расстояние между пригрузами

. (28)

Объем одного груза находим по формуле

. (29)

Характеристика железобетонного седловидного груза приведена в таблице 1.

Таблица 1-характеристика седловидного груза

Наружный диаметр трубопровода, мм	Масса груза, кг	Размеры, мм
a	b	c	d	Rг	h

По формуле (29) находим

.

По формуле (28) находим

.

По формуле (27) находим

.

Принимаем .

Таким образом, проверочный расчет показал, что количество железобетонных седловидных грузов на заболоченном участке газопровода 1466 км от ПК384+47 до ПК386+00 соответствует проектному.

1.7 Организация подготовительных и основных работ при капитальном ремонте, контроль качества выполняемых работ