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 ДЕВЯТАЯ

ПРЯМОЛИНЕЙНАЯ ПРОКЛАДКА БЕЗ КОМПЕНСАЦИИ ПРОДОЛЬНЫХ ДЕФОРМАЦИЙ

§ 1. РАСЧЕТ прямолинейных ПЕРЕХОДОВ БЕЗ КОМПЕНСАЦИИ ПРОДОЛЬНЫХ ДЕФОРМАЦИИ

Как II прц надземпо!! прокладке трубопроводов с компенсацией продольных деформаций, расчетная схема зависит от способа монтажа. Если при монтаже устанавливают временные промежуточные опоры, которые удаляют лишь после сварки перехода и присоединения его к трубопроводу, находящемуся в грунте, или если переход сооружают пз одной заранее сваренной плети, то конструкцию в зависилюстп от числа пролетов рассматривают как одно-илп многопролетную балку с защемленными концами. Если же переход монтируют пз отдельных секций, длина которых соответствует протяженности пролета, не устанавливая нромежуточных опор п не поддерживая труб во время сварки кранами, то при расчете трубопровода на нагрузку от собственного веса его рассматривают как разрезную балку, а прп расчете на усилия от веса продукта, обледенения и ветровых нагрузок - как неразрезпую конструкцию.

На все виды нагрузок трубопровод рассчитывается как неразрез-нон, еслп заготовленная длипа плети не менее

(9. 1)

где Lp - расчетная длина плети ме;кду кранннлп! опоралш; li и vn - величины ivpauHux пролетов перехода.

Ирн такой длине плети по концам перехода во .время его .монта;ка создается как бы еще по одному пролету.

П.четь длпн.:н Ь„„ при монтаже должна укладываться строго прямолннепно по всей длине. Еслп береговые подземные участки лрихп.шаП к переходу под углоль что довольно часто встречается на практике, то длпиу плети следует ограипчпть прялюлинейноп ча;тью так как в противном случае в крайних пролетах возникнут д;)Г10лните.1Ьнме тгибающпе моменты.

Когда переход сооружают из отдельных ccKuuii, равных пролетал!, опорные ссче}Н1Я поворачиваются, как в простои разрезной балке, на угол (в градусах)

фс. в =

24 EI

(Э. 2)

где qc.-s - собственный вес трубопровода в кг/см; I - .лшмент ипер-цпн трубы в см*; Е - модуль упругости металла труб в кПсм",

Прп Аюнтаже этот угол необходимо учитывать.

В прямолпнейио уложенном трубопроводе с защемленны.ми концами отсутствуют продольные смещения трубопровода, и поэтому от изменения температуры и под влиянием внутреннего давления в трубах возникают продольные осевые напряжения. Под влиянием собственного веса, веса продукта и обледенения трубопровод прогибается в вертикальной плоскости. От ветровой нагрузки трубопровод изгибается в горизонтальной плоскости, но появляющиеся при этом напряжения незначительны. Поэтому ветровую нагрузку при определении пролета можно не учитывать. Однако ее необходимо принимать во внимание при расчете опор.

Толщину стенки труб подбирают, как и в предыдущих случаях, исходя пз работы трубопровода на внутреннее давление по расчетному сопротивлению R. При определении же пролетов расчет ведут по пределу текучести, т. е. за расчетное сопротнвлепие принимают Продошщые растягивающие напряжения в прямолинейном т£убопро-воде с защемленньпхн концами определяют по формуле "

Опр. р = рсг„.ц 0,3 акц = 0,15 .

Трубопровод с защелыеииыма концами, н.\[е1ощнй даи;е небольшое отклонение от прямолинейности, по мере увеличения внутреннего давления будет изгибаться. Максимальная продольная деформация может достигнуть

(0,5 -0,3) (Ть-ц 0,2 (7кд

Ьпр. р - Jj,---g- ,

так как растягивающие напряжения в изогнутом трубопроводе равняются 0,5 Окц.

Таким образом, с;кпмающне напряжения от внутреннего давления (Тпр. р = кпр.р П9 превысят величины

Опр.р = -0,2а;,ц= -0,1

В запас прочности расчет мои<по вести иа продол1Л1.)С растягивающее усилие

Vnp.p = 0,3a„u/ 9.:j)

и продольное сжимающее усилие

,Упр.р = -0,2а„дЛ (9-4)

где >-площадь поперечного сечения стенок трубопроводе.

. От изменения температуры стенок труб продольные относитель-ные деформации равняются

и напряжения

для стальных труб"

а= ±Еа М; ±25,2 М.

Рис. 9. 1. Расчетные схемы прямолинейных переходов без компенса-

щш продольных деформцпп. q - расчетная равномерно распределенная нагрузка; у - максимальный прогиб

Продольное усилие от изменения температуры стенок труб

Nnp.i=(yap.tF= ±EaMF. (9.5)

Учитывая податливость трубопровода в грунте (его неполное защемление грунтом) продольное усслие I[nvii (напряжение ст,) в двух-трех пролетных прямолинейнЕгх"переходах"уменьшается на 20%, а при одном пролете на0%.

Расчетное продольное усилие от внутреннега .давления изме-нения температурыстенок труб равняется (рис. 9. 1)

пр (р +<) = (<пр. р + (Упр. t)F N„p. р + Nap. t, (9.6)

где Опр.р - определяется от расчетного внутреннего;авлення (с учетом коэффициента перегрузки).

Под действием вертикальных нагрузок трубопровод прогибается на величину уд и, следовательно, продольное усилие вызывает в трубах дополнительные напряжения изгиба и увеличение прогиба

Jnp.u= = - л:-:-- i-р? , (У. I)

где W - момент сопротивления труб в см; с - коэффициент, принимаемый равным 0,3 при проверке растянутой зоны и 0,2 при

расчете на сжатие; у - прогиб в расчетном сечении и см, который зависит от величины продольной силы Nap[p-\-t),

(9.8)

где Уд - прогиб от полной вертикальной нагрузки; -коэффициент, зависящий от усилия Лпр(р--о и схемы перехода;

VVkp

(9.9)

7V„p - критическая сила прп потере устойчивости; /ц - свободная длина рассчитываемого участка трубопровода, принимаемая равной; при одном пролете = 0,6/, при двух и более пролетах Z„ = Q,7 /, где I - расчетная длина данного пролета.

Коэффициент I в знаменателе формулы (9. 8) берется при сжатии со знаком минус, а при растяжении со знаком плюс.

От вертикальной нагрузки в трубах возникают напря?кепия изгиба

М max

а„ = -

Значение расчетного изгибающего момента от вертикальных нагрузок Л/щах определяют в зависимости от расчетной схемы перехода и способа его монтажа по формуле

7raax = rl2 (9.10)

и прогиба по формуле

EJ

(9. II)

Грузовые коэффициенты и р находят но фор1мулам, приведенным в главе шестой, как для многопролетных неразрезных систем пли однопролетной системы с защемленнылги концами, т. е. когда углы поворота трубопровода на крайних опорах равны нулю.

Прочность трубопровода проверяют по растянутой и сжатой зонам труб.

Сум.марные максимальные напряжения в трубопроводе от расчетных нагрузок будут:

растягивающие при понижении температуры

0,Закц--ацр(--ап - о пр. и

(9. 12)

сжимающие напряжения при попыпюнии температуры стенок труб

- 0,2 Окц - Опр. ( - 0„ - Опр. II <С 2-

(9. 13)

Коэффициент условий работы при расчете переходов без компенсации продольных деформаций на сжатие по формуле (Э, 13) принимается т, = .0,75, челг учитывается то обсго:1лъство, чти

f,CM

15 uo

?5 30

Рис. 9. 2. Графики для определения максимально допусти.мых пролетов и прогибов прямолпиейпых переходов газопроводов без компенсации продольных деформаций (т = 0,75).

а - при монтаже, не обеспечивающем неразрезность; б - при монтаже с обеспечением неразрезности конструкции.

металл труб иод воздействием внутреннего давления, растянутый в плоскостях, перпендикулярных оси, может одновременно быть сжат в продольном направлении, а при этом снижается значение продела текучести стали.

Рис. 9. 3. Графики для определения максимально допустимых пролетов и пра-гибов прямолинейных переходов нефте- и продуктопроводов без компенсацпп продольных деформаций (т = 0,75).

а - при монтаже, не обеспечивающем неразрезность; б - при монтаже с обеспечением неразрезности конструкции.

На основании приведенных формул иринимая равенство а„ц = построены графики, по которым можно ориентировочно определить максимально допустимые пролеты однопролетных

13* 49&