34. Влияние нагрузок и воздействий на ресурс трубопроводов.

Напряженно-деформированное состояние любого несущего элемента линейной части магистрального нефтепровода однозначно определяется характеристиками воздействующих на него нагрузок. Эти нагрузки изменяются в зависимости от характеристик окружающей среды, параметров перекачиваемого продукта и т. д. Для линейной части трубопроводов основными являются из нагрузок внутреннее давление, давление грунта, собственный вес труб и продукта, а из воздействий – температуры, просадка и пучение грунта, давление оползающих грунтов.

В соответствии с принятой методикой расчета прочности по предельным состояниям различают расчетные и нормативные нагрузки. Под нормативными понимают нагрузки , устанавливаемые нормативными документами и определяемые на основании статистического анализа при нормальной эксплуатации сооружения. Расчетной называют нагрузку, учитывающую возможное отклонение от нормативной и определяют путем умножения на коэффициент надёжности по нагрузке n.

Коэффициенты надёжности п для различных видов нагрузки и воздействий регламентируются согласно СНиП 2.05.06—85*.

Все нагрузки и воздействия на магистральный нефтепровод подразделяются на постоянные и временные, которые, в свою очередь, подразделяются на длительные, кратковременные и особые.

34. Расчет пространственных трубопроводов с учетом геометрической нелинейности.

Геометрическая нелинейность – это когда на трубопровод приложены нагрузки (грунта, продукта и т.д.) в результате чего он незначительно деформировался и наступает состояние покоя. И расчет трубопровода необходимо вести уже с деформациями.

Например, в случае линейно-упругой задачи и предположении о малости дефор­маций, метод перемещений приводит к уравнениям Ламе [13]:

(39)

где — параметры Ламе

— объемное расширение;

— оператор Лапласа.

Соответственно, интегрирование системы (34) с учетом гра­ничных условий (32), (33) позволит определить все характеристики линейно-упругого НДС трехмерной конструкции.

34. Критерии статической прочности.

Критерии статической прочности

Статическое разрушение трубы происходит при выполнении хотя бы одного из следующих условий.

1 Среднее условное напряжение в нетто-сечении достигает предела прочности или текучести металла. Расчетные сопротивления растяжению (сжатию) и следует определять по формулам:

- минимальные значения предела соответственно прочности и текучести; - коэффициент условий работы Т; - коэффициенты надежности по материалу; - коэффициент надежности по назначению Т.

. Из последних двух выражений следует еще одно ограничение по рабочему давлению:

.

2.Зарождение трещины в вершине дефекта происходит при , где при известном значении относительного поперечного сужения в момент разрыва предельная деформация

3.Разрушение трубы с трещиной происходит при выполнении условия разрушения по параметру статической трещиностойкости , т.е.

4.Разрушение трубы с трещиной по типу нормального отрыва происходит при выполнении определенного условия по коэффициенту интенсивности деформаций .

5 Разрушение трубы с трещиной при сочетании нормального отрыва можно оценить по модифицированному энергетическому критерию разрушения:

- значения высвобожденной энергии при деформации трубы при соответствующих парциальных нагружениях; - удельные работы разрушения.

34. Расчет устойчивости трубопровода против всплытия на болотах.

СНИП 2.05.06-85* п.8.30*. Устойчивость положения (против всплытия) трубопроводов, прокладываемых на обводненных участках трассы, следует проверять для отдельных (в зависимости от условий строительства) участков по условию

,

где Qакт	—	суммарная расчетная нагрузка на трубопровод, действующая вверх, включая упругий отпор при прокладке свободным изгибом, Н;
Qпас	—	суммарная расчетная нагрузка, действующая вниз (включая массу — собственный вес), Н;
kн.в	—	коэффициент надежности устойчивости положения трубопровода против всплытия, принимаемый равным для участков перехода:

Нормативный вес балластировки в воде рассчитывается по формуле:

,

где - коэффициент надежности по нагрузке. - коэффициент надежности устойчивости против всплытия; - расчетная выталкивающая сила воды, действующая на единицу длины трубопровода; - расчетная интенсивность нагрузки от упругого отпора при свободном изгибе трубопровода; - расчетная нагрузка т 1 п.м. трубы, заполненной продуктом, если в процессе эксплуатации невозможно ее опорожнение и замещение продукта воздухом.

Нормативный вес балластировки в воздухе

где - плотность материала балластировки: для бетонных грузов =2300 кг/м³, для чугунных =7450 кг/м³.

34. Применение метода граничных параметров к исследованию напряженного состояния трубопровода при подъеме.

34. Понятие несущей способности магистральных трубопроводов.

Несущую способность подземного трубопровода по условию устойчивости круглой формы поперечного сечения следует проверять соблюдением неравенства:

- предельная величина внешенего радиального давления, МПа (кгс/см²), которое труба способна выдержать без потери устойчивости круглой формы поперечного сечения; K2 – коэффициент услоавий работ; – расчетная внешняя приведенная нагрузка; - величина возможного на расчетном участке трубопровода вакуума, МПа, - внешнее гидростатическое грунтовых вод на трубопровод, МПа.

Величина максимального давления характеризует несущую способность. P_max – максимальное давление при котором рост напряжений в стенке происходит при уменьшении толщины стенки и увеличении диаметра трубы.

– предел прочности, t- толщина стенки, - внутренний радиус трубы, -платическая деформация, - осевая сила.