2.2 Расчет толщины стенки трубопровода

Исходные данные:

• Труба D=530 мм, ЧТЗ по ТУ 14 – 3р-04-94 из стали 13ГС;

• σ_вр =510 МПа, σ_тек =360 МПа;

• коэффициент надежности по материалу К₁ =1,34;

• Изоляция трубопровода в два слоя лентой и оберткой типа «Поликен» толщиной δ= 0,635 мм; плотность ленты ρ_ил= 1046 кг/м³; плотность обертки ρ_об= 1028 кг/м³;

• Грунт –пылеватый песок;

• n_ce=0,8 - коэффициент надежности по нагрузкам от действия собственного веса при расчете на продольную устойчивость и устойчивость положения;

• Р_раб=5,8 МПа;

• температура замыкания сварного стыка t_зам=-22°С;

• плотность перекачиваемого продукта ρ_н=0,700 кг/м³;

• глубина заложения трубопровода до верхней образующей h₀=0,8м;

• радиус изгиба ρ_и= 600 м;

• температура эксплуатации t_э=10°C

• категория участка – IVI.

Расчетную толщину стенки трубопровода δ , см, следует определять по формуле:

; (1)

где n=1,1 - коэффициент надежности по нагрузке - внутреннему рабочему давлению в трубопроводе (СНиП2.05.06-85*табл. 13);

Р=5.8 МПа –рабочее давление в трубопроводе;

D_H=530 мм — наружный диаметр трубы;

R₁ —расчетное сопротивление растяжению, определяется по формуле:

; (2)

где m₀=0,9 - коэффициент условий работы трубопровода (СНиП 2.05.06-85* табл. 1); k₁ =1.34 - коэффициент надежности по материалу (СНиП 2.05.06-85* табл. 9); k_н=1 - коэффициент надежности по назначению трубопровода, для трубопроводов D<1000 мм (СНиП 2.05.06-85* табл. 11);

R₁^н - нормативное сопротивление растяжению металла труб и сварных соединений, принимается равным минимальному значению временного сопротивления σ_вр =510МПа;

, MПа;

мм.

Полученное расчетное значение толщины стенки трубы округляется до ближайшего большего значения δн, предусмотренного государственными стандартами и техническими условиями. Принимаем толщину стенки равной 7 мм. При расчете толщины стенки трубы запас на коррозию не предусматривается. В процессе расчета при заданной толщине стенки трубопровод не проходил проверку в продольном направлении поэтому толщина стенки была увеличена до 12 мм а радиус упругого изгиба до 1000 м.

При наличии продольных осевых сжимающих напряжений толщину стенки следует определять из условия:

; (3)

где ψ₁ - коэффициент, учитывающий двухосное напряженное состояние труб, определяемый по формуле:

; (4)

где σ_прN - продольное осевое сжимающее напряжение, МПа, определяемое от расчетных нагрузок и воздействий с учетом упругопластической работы металла труб, определяется по формуле:

; (5)

где α=1,2 10^-5 град - коэффициент линейного расширения металла трубы;

Е=2,06 10⁵ МПа - переменный параметр упругости (модуль Юнга);

μ=0,26-0,33 - переменный коэффициент поперечной деформации стали (коэффициент Пуассона);

D_н=530мм - диаметр трубы.

-расчетный температурный перепад.

Абсолютное значение максимального положительного или отрицательного температурного перепада определяют по формулам:

град; (6) град. (7)

К дальнейшему расчету принимаем больший перепад температуры.

Находим величину продольных осевых сжимающих напряжений:

Если следовательно, присутствуют сжимающие напряжения.

Поэтому вычисляем коэффициент ψ₁, учитывающий двухосное напряженное состояние металла:

Пересчитываем толщину стенки:

мм

Полученное расчетное значение толщины стенки трубы округляется до ближайшего большего значения δн, предусмотренного государственными стандартами и техническими условиями. Принимаем толщину стенки δ равной 12 мм как окончательный результат.