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

сравнению со свободным концом (пример 1) на 0,08 см. Если бы отпор был более значительным, например, за счет специального опорного устройства, то, как следует нз (2.29), разница будет большей.

Пример 4. Определить перемещение трубопровода /, соединенного с трубопроводом 2 (рис. 2.14,6) п расположенного в песчаном грунте.

Перемещение uo находим по формуле (2.29), как н в предыдущем примере. Значение упругою отпора перемещения найдем, рассматривая трубопровод 2 как балку в упругой грунтовой среде:

(2.65)

где ko = 5 и/см (по табл. 2.3)

(2.66)

Подставив в (2.66) значение величии, находим а= 1,72-10-= 1/см. По формуле (2.65) Т1 = 7,09-105 Н/см, т. с. в 14 раз больше, чем в предыдущем случзс.

Прежде чем определить по формуле (2.29) «о, нужно по формуле (2.26) найти «01 н сравнить его с «пр = Тпр/*и. Если окажется, что Uoi<"np, то )асчет по формуле (2.29) не требуется, так как участок /пл не образуется. Лри uoi>«np необходимо определить но формуле (2.26). Выполняя вычисления, находим

«01 =

8,49-106

+ ц 0,25-103-21-10»-455 -7,09-105

= 2,74 см.

По формуле (2.9) Uoi вр=2,53 см. Поэтому граничное перемещение следует определять по формуле (2.29). Выполнив вычисления, получим uo=2,7o см.

Сравнив мгновенные перемещения в примерах 1, 3 н 4, имеем «о=3,81 см (свободный конец трубы), Uo=3,73 см (11 = 5,06-10* Н/см), uo=2,75 см (il = = 7,09-105 Н/см).

Этн данные наглядно иллюстрируют важность учета упругого отпора. Наконец, пример 2 показывает исключительное значение учета ползучести грунта.

Возвращаясь к примеру 4, определим силу, с которой трубопровод / действует на трубопровод 2 (см. рис. 2.14,6):

Рд = Ро-Л"о = 8,49.10-7,09-W-2,75 = 6,54• 10" Н.

Упругий изгиб трубы 2 уменьшает действие продольной силы со стороны трубы /.

§ 2.8. ВЛИЯНИЕ ПРОДОЛЬНЫХ ПОДВИЖЕК ТРУБ НА ИХ ИЗОЛЯЦИЮ

Наблюдения, проводимые на трубопроводах в процессе их эксплуатации, показали, что на состояние изоляционных покрытий существенное влияние оказывают продольные подвижки труб. На участках трубопровода, на которых подвижки имеют систематический- характер или достигают наибольших значений, как правило, состояние изоляции значительно ухудшается. Это

Написано совместно с Б. И. Борисовым.

обстоятельство привело к необходимости исследовать продольные перемещения не только с точки зрения их влияния на устойчивость и прочность труб, но и с точки зрения сохранности изоляционных покрытий.

1. Состояние покрытий из полимерных изоляционных лент при подвижках трубопроводов.

Основной материал для изоляции подземных трубопроводов диаметром 1020 мм и более - полимерные изоляционные ленты. Около 50 % всей поверхности эксплуатируемых трубопроводов изолировано полимерными лентами.

Как показывают натурные обследования действующих трубопроводов, а также лабораторные исследования, основными видами разрушений изоляции на участках подвижек трубопроводов являются задиры лепты или обертки в местах нахлестов, сморщивание и образование гофр и складок изоляции, сквозное и несквозное прорезание изоляции твердыми грунтовыми частицами, телескопический сдвиг слоев с обнажением праймера и металла, появление волокнистости ленты в нахлестах и т. Д.

Для проведения исследований необходимо знать, какие подвижки трубопровода следует считать опасными для изоляции. Согласно нормативным документам, ширина нахлеста изоляционной ленты для однослойного покрытия должна составлять 3-5 см. Исходя из этого подвижка трубопровода на 2 см уже может привести к разгерметизации ленты в нахлесте (при движении трубопровода навстречу торцу перехлеста) и оголению металла трубы (при определенных условиях).

Большое влияние на характер разрушения изоляции при подвижке трубопровода оказывает адгезия покрытия к металлу. Сдвиг полимерных изоляционных лент, наносимых на загрунтованную трубу, происходит, как правило, по слою термопластичной грунтовки при повышенных температурах эксплуатации. При применении других видов покрытий, обладающих хорошим прилипанием к металлу, характер разрушения изоляции будет определяться соотношением адгезии грунта к поверхности изоляции и адгезии изоляции к металлу. В этом случае при подвижке возможно проскальзывание изолированного трубопровода по грунту, перемещение трубопровода относительно изоляции в отдельных местах.

Возможность перемещения, а также его величина зависят в значительной мере от угла искривления оси трубопровода и степени защемления грунтом. С увеличением защемления трубопровода его перемещение уменьшается, но при этом возрастают касательные напряжения по контакту грунт-изоляция. Особенно опасны подвижки для изоляции, находящейся в стеклообразном состоянии (например, по причине старения изоляции), так как в этом случае материал покрытия характеризуется большим модулем сдвига, в результате чего в нем при подвижке появляются значительные касательные напряжения.

Рис. 2.15. Смятие покрытия вертикальным давлением грунта и про.аольным псремещспйе.м труб

Рис. 2.16. Повреждение нзачяини при продольном перемещении труб

В особо жестких условиях работает изоляция, примыкающая непосредственно к месту искривления оси трубопровода в его опорной (нижней) части, т. с. в пределах дуги опирания на грунт. Здесь на изоляцию действуют максимальные нормальные и касательные напряжения. Особенно тяжелые условия при этом возникают при наличии твердых включений грунта (когда

изолированный трубопровод укладывают на неподготовленное дно Траншеи).

На рнс. 2.15 показано типичное разрушение поливинилхло-ридного изоляционного покрытия в условиях воздействия на него вертикального давления грунта и продольных подвижек трубопровода. Образовавшаяся в результате давления грунта складка в покрытии на боковой части трубы привела к разрушению его в месте нахлеста при движении трубы навстречу торцу складки и нахлеста.

На рис. 2.16 показаны складки на полиэтиленовом покрытии, образовавшиеся как результат совместного воздействия на него вертикального давления грунта и подвижек трубопровода. В этом случае складки ориентированы хаотично, что можно объяснить неодинаковой степенью прилипания ленты к металлической загрунтованной подложке.

Если прн образовании складки не нарушается сплошность покрытия, то коррозия металла под покрытием не наблюдается. Если же складки расположены таким образом, что происходит разгерметизация ленты в на.хлестах (рис. 2.17), то в этом месте под пленкой, как правило, происходит коррозия стали. Причина этого - проникновение почвенного раствора через образовавшиеся в иахлсстах каналы.

Проникший нод пленку почвенный раствор может продвинуться далеко от места повреждения изоляции и вызвать коррозию труб в местах, далеко отстоящих от дефектных нахлестов. Такие места представляют собой особую опасность для трубопроводов, так как они ие могут быть своевременно выявлены ни с помощью искателей повреждений, ни по расходу защитного тока, ни другими известными в настоящее время методами, за исключением проведения шурфовки и вскрытия изоляции на трубе.

Учитывая эти обстоятельства, необходимо еще до начала строительства четко зафиксировать участки, где продольные перемещения будут опасными для изоляции. Представляется целесообразным разделить трубопроводы на две категории: участки значительных продольных подвижек и участки, где перемещения отсутствуют или очень малы. На участках подвижек изоляция всегда оказывается в более сложных условиях в сравнении с участками неподвижными. Именно на них прежде всего необходимо обращать внимание при оценке состояния противокоррозионной защиты подземных трубопроводов. К ним следует отнести все шлейфовыс трубопроводы, участки разводки в районах ко.мпрсссорных станций, места переходов от подземной к наземной прокладке, участки сильно пересеченной местности и другие аналогичные места с искривлет-гем оси трубопровода.

Разграничение трассы трубопроводов имеет большое значение, помимо всего прочего, и с точки зрения распознавания мест развития коррозии трубной стали в области сварных швов.

Рнс. 2,17. Коррозия трубы под полиэтиленовым покрытием при его разгерметизации в результате подвижек труб

На рис. 2.18 показано разрушение одиослойиого полиэтиленового покрытия в верхней части трубы в виде «елочки». Такой характер разрушения наблюдается чаще всего в связанных грунтах (глинах, суглинках, солончаках и т. д.) преимущественно сверху трубы, и объясняется следующим.

После засыпки изолированного трубопровода происходит осадка грунта, которая увеличивается при наличии «пазух» под трубой. При изменении температурно-влажностного режима