Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 [ 30 ] 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72

ГЛАВА ВОСЬМАЯ

ЗИГЗАГООБРАЗНАЯ ПРОКЛАДКА ТРУБОПРОВОДОВ

«ЗМЕЙКОЙ»

§ 1. ВЫБОР ДЛИНЫ ВОЛНЫ и СТРЕЛЫ ИЗГИБА «ЗМЕЙКИ» В ПЛАНЕ

При укладке «змейкой» посередине каждого прямолинейного участка располагают неподвижные опоры, между которыми устанавливают несколько промежуточных подвижных опор. Количество пролетов между неподвижными опорами лучше выбирать четное, так щк при этом С1Дна из опор будет расположена в ве£шине вс1.лны1 что, весьма~удоно7 Ч[ис опорами при-

яимае1ся"рй"ным четырем-восьми; расстояние между неподвижными опорами исходя из величин поперечных смещений на подвижных опорах следует назначать 120-240 м. Наибольшее смещение трубопровода будет происходить в вершинах волн.

Трубопровод удобнее укладывать не по кривой, а отдельными прямолинейными участками с постановкой колен в вершинах волн.

Компенсация продольных деформаций от изменения температуры стенок труб и внутреннего давления происходит за счет смещения вершин «змейки» и поперечного смещения всего трубопровода на подвижных опорах.

Величина поперечного смещения трубопровода зависит от расстояния между неподвижными опорами L и от величины начальной

стрелки «змейки» /, точнее от отношения - (рис. 8. 1).

Удлинение трубопровода от изменения температуры и внутреннего давления определяется так же, как и при прокладке трубопроводов с компенсаторами:

Asi = Ast + Asp. (8.1)

Аналогично определяется и укорочение от понижения температуры: где Asi = Ast, (8.2)

Ast ---- ±aAts.,

Рис. 8. 1. Схема зигзагообразной прокладки надземных трубопроводов

в виде «змейки». / - неподвижные опоры; г - промежуточные опоры.

0.015

0.01

0.005

1.05

0.025 0.05

0.015

01 L

Рис. 8. 2. Кривые зависимости смещения вершины волны (угла) «змейки» от измене-нпя величины отношения -J- при колебании температуры ±50° С (а) и увеличения длины трубопровода, уложенного «змейкой», в зависимости от отношения

t - изогнут по синусоиде; г - в виде ломаной линии.

0.1 L

Asp = s,

1л i

18.S

s - длина трубопровода между неподвижными опорами;

(8.3)

COS а

tga =

Увеличение и уменьшенпе начальной стрелки «змейки» при удлинении трубопровода на величину As и укорочении на величину А Si будет

Д/н Д/в = /-

f I S - Дг

~(0,5L)2 .

(8. 4) (8.5)

Прп определении Д/н и Д/в не учитывалось трение трубопровода на промежуточных опорах, воздюжность пскривления трубопровода

в плане, а также увеличение

0,004

0.003

0.00?

0.0 С!

вертикальных прогибов трубопровода между промежуточными опорами. В действительности же эти факторы будут несколько уменьшать горизонтальные смещения трубопровода.

На рис. 8. 2, а п 8. 3 приведены графики смещения вершпны волны (угла) «змейки» при перепаде температуры ±50-С (Д5 = ±0,0000i) и от внутреннего давления при Оь-ц = /?1 в зависимости от отношения jIL

Вследствие того, что при по в ышении ге?! П;- рагу р ы стрелка увеличивается, а при понижении уменьшается, сме- .!;ення вершин волн (внутрь кривой) от понижения температуры будут несколько большими, чем (наружу кривой) пли н-вышении тoшep.\тypы, особенно при малых отношениях fIL. Or BHjineHnrro давления стрелка пзгяба трубопровода увеличи-цаетс;ч (трубопровод смещается наружу).

На ряс. 8. 2 прн1еден!.> зависимость длины трубопровода, уло-.. .ыоги <чмейкой«, от отношедня

G 0.075 0.050 0,075 0,1

Рис. 8.3. Смещение вершины волны (угла) «зменкп» от внутреннего давления при максимальных расчетных напряжениях в трубах " л.,. л /

в зависимости от отношения

сталей различных марок.

сталь марки 19Г; .3 -

11Л-1; - ст.5; 6 - Ст.З; 7 - СТ.2.

/ - ср = 4000 хГ/см; 2 сталь" 14ХГС; -сгаль

Из рис. 8. 2, б видно, что при малых начальных стрелках (менее 0,025 L) увеличение длины трубопровода по сравнению с воздушной прямой очень мало (0,1%), однако прп этом величина смещений вершин «змейки» значительна. Если принять начальную стрелку «змейкн» 0Л15 + ОЛЬ, длина трубопровода возрастает на 1-2%.

Оптимальной величиной начальной стрелки следует считать I = 0,075 L. При такой стрелке удлинение трубопровода по сравпе-"шПбТ1Гр™1юставит примерно 1% и поперечное смещение трубопровода 3 вершинах полуволн от изменения температуры и внутреннего давления будет равно Д / = 0,002L 0,00251,.

Проектное положение трубопровода дается для средней расчетной температуры. Если же монтируют трубопровод при температуре, отличающейся от проектной, то его положение может не совпадать с проектным. В проектах следует давать таблицы величин смещений трубопровода от осп опор в зависимости от температуры, при которой производится вварка кривых участков в вершинах волн, т. е. сварка трубопровода в непрерывную нитку.

§ 2. РАСЧЕТ ТРУБОПРОВОДА, УЛОЖЕННОГО «ЗМЕЙКОЙ» В ВЕРТИКАЛЬНОЙ И ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ П.ЯОСКОСТЯХ

Величина максимальных пролетов между опорами определяется, как и при прямолинейной прокладке с компенсаторами, из условия

<i?2 -0,5а„ц.

Расчетный пролет будет равен

у W iRi - 0,5 (Ткц)

и максимальный прогиб

(8.6)

(8.7)

•» J/max - -gj- .

где т] и р - грузовые коэффициенты для определения момента и прогиба, принимаемые по формулам главы шестой в зависимости от метода монтажа трубопровода.

При укладке трубопроводов «змейкой» изгибающие моменты определяются так же, как и при прямолинейной прокладке с компенсаторами, т. е. в многопролетной неразрезноп балке.

Как уже отмечалось, для газопроводов рачетный пролет получается большим при обеспечении неразрезности в процессе монтажа; для продуктопроводов расчетный пролет больше, егтп при востри-ятии собственного веса трубопровод является par.pejKbiM. ilpo.-нбк всегда больше в разрезных конструкциях.

Если для продуктопроводов не может быть гарантирован,") с;олю-дение разрезности в процессе монтажа (наличие cibiKv>B н <."> о:.орамг то пролет следует назнаЧ1гть, как для и?ра;чезасй j-.oh грук-яг

прогиб же должен определятьсяс учетом разрезности конструкции при монтаже. Для примерного определения максимальных расчетных пролетов при прокладке трубопроводов «змейкой») можно пользоваться графиками, приведенными влаве шестой

Под действием температуры, внутреннего давления и ветровой нагрузки в трубопроводе возникают продольные усилия и изгибающие моменты в горизонтальной плоскости. MjicnwiMHejtanpgHce-ния от совокупности этих факторов возникают во внешней части трубы в местах перегиба тхбддро.вода (вершинах волн «змейки») при его удлинении от нагрева. Величину продольного усилия от удлинения трубопровода, вызванного нагревом и внутренним давлением, можно о11ределить из рассмотрения работы ломаного ригеля длиной L с шарнирами по концам.

Рпс. 8. 4. Расчетная схема полуволны «змейки».

Согласно рис. 8. 4, уравнение будет

б1Л + Д,р = 0, (8.8;

где б - перемещение от силы по направлению ее действия (прямой, соединяющей неподвижные опоры); х - сила, препятствующая смещению концов полуволны «змейки» на неподвижных опорах; Д/р - перемещение от изменения температуры стенок труб и внутреннего давления в направлении действия силы х. Перемещение ножет быть выражено

iEI ~ 3 cos ф Я/

где ф - угол между осью трубопровода и прямой, соединяющей неподвилшые опоры. Перемещение

Д,р=-(аЬД«+).

Подставляя полученные значения перемещений в уравнение (8. 8), получим

0,2 a„

откуда продольная сила от удлинения трубопровода, вызванного изменением температуры стенок труб и внутренним давлением,

0,2 а„ц

3 cos

фЯ/а

Зсоаф/(а МБ+0,2с!ка) Изгибающий момент в вершине волны «змейки» равен

Mtr. =

Зсозф/(а Дг£-Ю,2сткц)

(8.9)

(8. 10)

Здесь Сткц определяется по формуле (2. 44) с учетом коэффициента перегрузки.

Изгибаюпщй момент от ветровой нагрузки определяется, как в неразрезной балке,

Мв = 0,0833 дв,г (8.11)

Продольное растягивающее усиление от внутреннего давления равно 0,5а„ц.

Максимальные напряжения в месте перегиба трубопровода определяются с учетом наиболее неблагоприятного сочетания нагрузок по формуле

Зсозф/(а д<,;Е + 0,2.акц)/ 1 1 \ , 0,0833 gl , а с /ооч -1--jfTJ-]----1-и,о Окц. (е. 1Z)

Ои =

Найденные по формуле (8. 12) напряжения должны удовлетворять условию Он < i?2- В противном случае место перегиба трубопровода должно быть усилено.

В приведенной формуле F - площадь поперечного сеченпя стенки трубы.

" Расчетную ветровую нагрузку определяют, как указано в главе второй.

Монтировать трубопровод при зигзагообразной прокладке удобно из заранее сваренных прямолинейных плзтей длиной, равной расстоянию между угловыми вставками-коленами. Подготовленные плети укладывают на опоры (или подвешивают к ним) в требуемом положении, после чего вваривают колена и трубопровод закрепляют на неподвижных опорах.

Колена следует применять изогнутые радиусом, равным 20- 30 диаметрам труб, так как при этом возможна очистка трубопровода с помощью «ерша» или поршня. Колена можно, изготовлять холодным способом на трубогибочных станках УГТ./Однако .дону-, скается применение крутоизогнутых колен заводского плготовления и сварных колен (лучше с прямой вставкой в вершке волны).