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 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84

Глава 5

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЛИНЕЙНОЙ ЧАСТИ ТРУБОПРОВОДОВ

В зависимости от назначения и диаметра с учетом требований безопасности эксплуатации магистральные трубопроводы и их участки подразделяют на пять категорий: В, I, II, III и IV (табл. 2 и 3 СНиП 11-45-75). Категория трубопровода или его участка определяет требования к расчету, контролю сварных соединений и испытаниям (табл. 5.1). Общие положения расчета, приведенные в данном разделе, распространяются на расчет магистральных стальных газопроводов, нефте- и нефтепродуктопроводов п отводов от них диаметром до 1420 мм (включительно) и давлением не свыше 100 кгс/см в обычных природно-климатических условиях.

ТАБЛИЦА 5.1

Требования к участкам трубопроводов в зависимости от категории

Категории магистральных трубопроводов и их участков

Коэффициент m условий работы

при расчете трубопроводов

на прочность

Количество монтажных сварных соединений, под-лен!ащих контролю физическими методами, % к общему количеству

Давление предварительного гидравлического испытания трубопровода на трассе

II III IV

0,60 0,75 0,75 0,90 0,90

100 100 100 100 20

1.25 рраб 1,25 ppafi

Предварительное испытание участков трубопро~ водов не требуется

Примечание. Переходы магистральных нефтепроводов категории В через водные преграды следует подвергать предварительному гидравлическому испытанию на величину i,6pp.

Расчеты трубопроводов, проектируемых в условиях Крайнего Севера и многолетнемерзлых грунтов, следует выполнять в соответствии с «Инструкцией по проектированию трубопроводов с коотенсациеп продольных деформаций» ВСН-2-26-71, разработанной ВНИИСТ и утвержденной Миигаз-промом СССР 11 января 1971 г., «Инструкцией по проектированию подземных трубопроводов на опорах в вечномерзлых грунтах», разработанной ВНИИСТ и утвержденной Мингазпромом СССР 28 сентября 1971 г., и «Временными указаниями по проектированию, строительству и эксплуатации объектов газовой и нефтяной промышленности в условиях вечной мерзлоты» Р 215-76, разработанными ВНИИСТ. Расчеты трубопроводов, проектируемых в районах с сейсмичностью более восьми для подземных и шести баллов для надземных трубопроводов, на подрабатываемых территориях, на геологически неустойчивых участках, подверженных оползням и карстам, в пучинистых и просадочных грунтах, можно выполнять по методике, приведенной в данном разделе, только с учетом дополнительных требований, предъявляемых к проектированию и строительству в указанных районах.

§ 5.1. Требования к трубам

Для строительства магистральных трубопроводов следует применять:

а) прямошовные и спиральношовные электросварные и бесшовные трубы диаметром 57-426 мм из спокойных и полуспокойных углеродистых сталей;

б) электросварные прямошовные и спиральношовные трубы диаметром 530-1420 мм из низколегированных сталей.

В связи с большим разнообразием климатических условий при строительстве и эксплуатации трубопроводов трубы подразделяют на две группы. К цервой относят трубы в обычном исполнении (для трубопроводов, прокладываемых в средней полосе и южных районах страны), для которых приняты температура эксплуатации О" С и выше и температура строительства -40" С и выше. Ко второй группе относят трубы в северном исполнении (для трубопроводов, прокладываемых в северных районах страны), для которых приняты температура эксплуатации -20 -ь -40" С, а температура строительства - -60" С. За температуру эксплуатации принимают минимальную температуру стенки труб при эксплуатации под рабочи.м давлением; за тeшe-ратуру строительства - температуру стенки труб или воздуха (для наиболее холодной пятидневки) при строительно-монтажных работах или остановке трубопровода, которую следует определить в соответствии со СНиП по строительной климатологии и геофизике. Выбор марки стали труб в зависимости от температуры строительства и эксплуатации трубопроводов следует вести в соответствип с «Указаниями по применению стальных труб в газовой про-мышлеиностп». В этих же «Указаниях» приведен перечень ТУ и ГОСТ па трубы для магистральны,\ трубопроводов.

§ 5.2. Характеристики труб, сталей и грунтов, используемые при расчетах трубопроводов

Магистральные стальные трубопроводы и все составляющие пх конструктивные элементы следует рассчитывать на нагрузки и воздействия по методу

ТАБЛИЦА 5.2

Нормативные и основные механические характеристики металла труб

Характеристика

Условное обозначение

Чнслснгог значепие

Нормативное сопротивление одноосному растяжению металла труб и сварных соединений из условия работы на разрыв

Нормативное сопротивление одноосному растяжению, сжатию и изгибу металла труб п сварных соедшзений из условия достижения предела текучести

Модуль упругости стали при растяжении, сжатии и изгибе

Коэффициент линейного расширения стали

Коэффициент поперечной деформации (коэффициент Пуассона) в упругой стадии работы металла

Коэффициент поперечлой деформацпи (ко-эф)ициент Пуассона) в пластической стадии работы металла

Средняя плотность стали труб

/?1Н

Рпл Ртр

Минимальное значение временного сопротивления Овр стали труб по ТУ или ГОСТ. ьтс/см2

Минимальное значение предела текучести стали труб по ТУ или ГОСТ. т;гс/с.м2

2,1-108 кгс/см2

12-10-6 1/"С 0,3

0,5 7850 кг/м

ТАБЛИЦА 5.3

ТАБЛИЦА 5.6

Прямошовные и стгаральношовные терш1чески упрочненные (закаленные и отпущенные в трубе или листе) из низколегированной стали, прокатанной по регулируемому режиму, сваренные в три слоя с минусовым допуском по толщине стенки не более 5% и 100%-ным контролем основного металла и сварных сое-Д1шений неразрушаюпцши физическими методами

Прямошовные а енира%н«шовные горячвиравлеш>1е (но режиму нормализации) и термически упрочненные (закаленные и отпу-щеппые в трубе или листе) из нормализованной улучшенной низколегированной стали и из стали, прокатанной но регулируемому режиму, сваренные в три слоя со 100%-ным контролем сварных соединений неразрушаюнщми физическими методами

Спиральношовные из горячекатаной низколегированной стали, сваренные в три слоя, и нрямошовпые экспандированные из нормализованной листовой стали, сваренвыр двусторонним швом дуговым методом

Прямошовные экспандированные п спиральношовные из горячекатаной низколегированной и углеродистой стали, сваренные двусторонним швом дуговым методом или токами высокой частоты; бесшовные

1,34

1,40

1.47

1,55

ТАБЛИЦА 5.4

Коэффициент безопасности Аса но материалу

Характеристика труб

Бесшовные из малоуглеродистых сталей

Прямошовные и спиральношовные сварные из малоуглеродистых

и низколегированных сталей с отношением llm/Zhn 0,75 Сварные из высокопрочных сталей с отношением /jjn/ftj,, > 0,75

1,10 1,15

1,20

ТАБЛИЦА 5.5

Коэффициент надежности

0,41-0,50 0,51-0,60 0,61-0,70 0,71-0,80

0,41-0,50 0,51-0,60 0,61-0,70 0,71-0,80

0,41-0,50 0,51-0,60 0,61-0,70 0,71-0,80

0,41-0,50 0,51-0,60 0,61-0,70 0,71-0,80

Гравелистые и крупные

0,02/-0,01/-

43741° 40/38 38/36

Средней крупности

0,03/-0,02/-0,01/-

Мелкие

0,06/0,01

0,04/-

0,02/-

Пылеватые

0,08/0,02 0,06/0,01 0,04/-0,02/-

40/38 38/36 35/33

38/36 36/34 32/30 28/26

36/34 34/32 30/28 26/24

500/-400/-300/-

500/-400/-300/-

480/-380/-280/-180/-

390/-280/- 180/-110/-

Примечание, ные значения.

числителе приведены нормативные, в знаменателе - расчет-

ТАБЛИЦА 5.7

Удельное сцепление с, кгс/см2, и угол внутреннего трения ф для глинистых грунтов (при консистенции 0В0,75)

Коэффициент Пористости е

0,41-0,50

9,5-

12,4 12,.-)-

15,4 15,5-

18,4 18,5-

22,4 22,5-

26,4 26,5-

30,4

0,12/0,03 25723°

0,42/0,14 24/22

0,51-0,60

0,61-0,70

0,71-0.80

0,08/0,01 24722° 0,21/0,07

23/21 0,50/0,19

22/20

0,06/-23°/21° 0,14/0,04

22/20 0,25/0,11

21/19 0,68/0,28

20/18

0,07/0,02

21/19 0,19/0,08

20/18 0,34/0,19

19/17 0,82/0,36

18/16

0,81-0,95

0,90-1,10

0,11/0,04

19/17 0,28/0,10

18/16 0,41/0,25

17/15 0,94/0,40

16/14

0,08/0,02

18/16 0,19/0,06

17/15 0,36/0,12

16/14 0,47/0,22

15/13

Примечанве. в числителе приведены нормативные, в знаменателе- расчетные авачения.

предельных состояний. Для всех видов и конструктивных схем прокладки магистральных трубопроводов принимают два предельных состояния работы материала:

1) предельное состояние, за которое принимают условие прочности металла труб на разрыв (достижение временного сопротинлсния авр);

2) предельное состояние, за которое принимают условие появления пластических деформаций (достижение предела текучести ат)-

За расчетное сопротинление R металла труб силовым воздействиям следует принимать нормативное сопротинление R„ материала (табл. 5.2) с учетом коэффициентов безопасности по материалу (табл. 5.3) и к (табл. 5.4), условий работы трубопровода т (см. табл. 5.1) и надежности к (табл. 5.5). При расчете по первому предельному состоянию расчетное сопротинление металла труб, кгс/см,

Ri = Ri„m/(kjkn); , (5.1)

при расчете по нторомз предельному состоянию расчетное сопротивление металла труб, кгс/см,

R% = R2ml(kJc). (5,2)

Характеристики грунтон, используемые при расчетах трубопронодов. следует определять при инженерных изысканиях на трассе проектируемых трубопроводов. Прп отсутствии данных по изысканиям необходимые характе-рпстпки вшжно принять по табл. 5.6-5.13.

ТАБЛИЦА 5.8

Модуль деформацпи (нормативный) Е глинистых грунтон, кгс/см

Аллювиальные, делювиальные, озерные и озерно-аллювиальные четвертичные отложения

Супеси 0<В <0,75 Суглинки О < В < 0,25 0,25 < В < 0,5 0,5<В<0,75 Глины О < В < 0,25 0,25 < В < 0,5 0,5<В< 0,75

Флювиогляциальные

Суиеся 0<В<0,75 Суглинки 0<В<0,25 0,25 < В < 0,5 0,5<JB<J 0,75

четвертичные отложения

Моренные четвертичные отложения

Супеси, В <5 0,5 суглинки

Юрские отложения оксфордского яруса Глины 0,25<ЗД<0

0<(В<0,25 0,25 < В < 0,5

ТАБЛИЦА 5.9

Коэффициенты трения трубопровода о грунт

Грунт

Кооффнциент трения

Пески:

гравелистые и крупные, плотные и средней плотности

средней крупности, плотные

средней крупности, средней плотности

мелкие, плотные

мелкие, средней плотности

пылеватые, плотные

пылеватые, средней плотности Суглинки:

плотные

пластичные Глины:

плотные

пластичные

0,70/0,65

0,72/0,60 0,65/0,60 0,65/0,55 0,57/0,50 0,62/0,50 0,53/0,40

0,55/0,35 0,47/0,25

0,60/0,40 0,50/0,25

Примечание, в числителе приведены данные для сухого, в «аменателе - для водонасыщенного грунта.

ТАБЛИЦА 5.10

Средняя плотность грунта естественной влажности

Грунт

р, кг/н«

Яески, пески с примесью гальки, щебпя нли гравия (до 10 об. %)

Пески с примесью гальки, щебня или грания (более 10 об. %)

Супеси, супеси с примесью гравия, гальки или щебня (до 10 об. %)

Супеси с примесью гравия, гальки или щебпя (более 10 об. %)

Суглинки легкие ж лессовидные с примесью гальки, щебня или грания (до 10 оо. %)

Суглинки тяжелые, суглинки легкие и лёссонид-ные с примесью гальки, щебня или гравия (более 10 об. %)

Глины жирные мягкие без примесей

Рлнпы жирные мягкие с примесью грания, гальки или щебня (до 10 об. %)

Глины нсврные мягкие с примесью гравия, гальки или щебпя (более 10 об. %)

Гравий и галька

Моренные глины с валунамп (до 10 об. %) Моренные глины с налунавш (от 10 до 30 об. %) Моренные пески, супесп и суглинки с гранием,

галькой н валунами (до 10 об. %) Моренные пески, супеси и суглинки с гравием,

галькой и налунами (до 30 об. %) Торф

1600 1700 1600 1700 ,1600 1750

1800 1750

1900

1750 1850 2100 1750

1950

500-700