Перевірка міцності швів трубопроводу

Література:

Обов'язкова: [1] Чертов І.М. Зварні конструкції: Підручник. - К.: Арістей, 2006. с. 359 - 361.

Додаткова: [2] Клименко Ф.Є. Металеві конструкції:. Львів: Світ 2002

Зварні труби великого діаметра широко використовують при споруд­женні магістральних газонафтопроводів. Для виготовлення таких труб застосовують низьколеговані сталі 14ХГС, 17ГС, 17М1С та інш. Товщина стінок труб 8...20 мм, діаметр 529...1420 мм.

Зі зварних труб споруджують також трубопроводи металургійних і ін­ших заводів, гідротехнічних споруджень, а також трубопроводи атомних і теплових електростанцій. При цьому труби, що працюють при темпера­турі від -10 до +350°С и тиску р < 9 МПа, виготовляються зі сталі СтЗсп і низьколегованих сталей 10М2СД, 14ХГС. Труби, що працюють при тем­пературі від -50 до +350°С и тиску р < 70 МПа,- зі сталей 20 і ЗОХМА.

Труби, що працюють при високих температурах (до 600°С), - з молібдено­вих сталей, наприклад 15ХМ і інш. Для роботи в агресивних середовищах труби виготовляють з аустенітних нержавіючих сталей, алюмінієвих, титанових і інших сплавів. Крім того, зварні труби широко застосовують у санітарно-технічному будівництві й у ряді спеціальних областей техніки. Зварні труби мають поздовжні або спіральні шви, при монтажі трубо­проводів окремі труби зварюються між собою поперечними кільцевими швами. Міцність трубопроводів оцінюють з урахуванням різного роду зусиль, що діють у процесі експлуатації (рис.).

Рис. Схема навантаження трубопроводу (а) від ваги рідини (б), від внутрішнього тиску (в), від різниці температури (г)

Розрахунок поздовжніх стиків при внутрішньому тиску/» роблять за

формулою:

У кільцевих стиках утворюються напруження, обумовлені за формулою:

де р і R - відповідно радіус і товщина стінки труби.

При зниженні зовнішньої температури в кільцевих стиках утворяться напруження:

де α - коефіцієнт температурного розширення металу; ΔТ - різниця температури; Е - модуль пружності.

Трубопроводи іноді встановлюють на опорах. Тоді труба буде зазна­вати згинальний момент М_q від власної ваги і ваги рідини. Навантаження ц від власної ваги трубопроводу рівномірно розподілені. Приблизно трубо­провід можна прийняти за багатооперту нерозрізану балку. При цьому згинальний момент на опорі:

В кільцевих швах утворяться напруження:

де W - момент опору перерізу труби.

Сумарні напруження в кільцевих швах визначається в такий спосіб:

Як правило, трубопроводи розраховують в основному на статичне на­вантаження. В особливих випадках враховують пульсацію тиску середо­вища, що транспортується.