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 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101

(1)1 rarccos (2-1) - 2(2-1 -21; =d/D (5.24)

Гидродинамическое воздействие потока воды на трубопровод (давление течения) можно определить по расчетным формулам, приведенным в работе [82]. Горизонтальная составляющая гидродинамического воздействия потока воды на участок трубопровода единичной длины (лобового сопротивления) рассчитывается следующим образом:

Y = CjD,Рв "-; X = CxD,Рв (5.25)

где Су Сх - коэффициент сопротивления движущегося потока воды соответственно перпендикулярно и вдоль оси трубопровода, зависящий от шероховатости поверхности и числа Рейнольдса; -н - наружный диаметр футерованного забалластированного трубопровода; рв - плотность воды; ух, уу - составляющие средней скорости потока воды, набегающего на трубу; g - ускорение свободного падения.

Практически для шероховатых (футерованных и обетони-рованных) трубопроводов рекомендуется принимать:

Сх = 1,2 и Су = 0,6 при Re = 104*105; = 1,0 и Су = 0,6 при Re = 105*107.

Если под водой находится только часть сечения трубопровода, то сопротивление рассчитывается с учетом только подводной части сечения:

Y = Су-,Рв -; X = Сх-,Рв -, (5.26)

где Di - поперечное сечение подводной части трубопровода (рис. 5.5) с учетом футеровки.

Рис. 5.5. Определение расчетного параметра Di в зависимости от положения трубы относительно поверхности воды

Влияние напора потока воды на напряженное состояние подводного участка трубопровода определяется в процессе решения общей задачи о напряженном состоянии.

Гидростатическое сжатие воды на глубоководных переходах вызывает сжимающие напряжения в стенке трубы:

кольцевое напряжение

= - hy воды2(5Т 25т); (5.27)

продольное напряжение

=ah. =-h у воды5 - 25т) =ah, (5.28)

где h - глубина трубы под водой; Уводы = 9800 Н /м3 -удельный вес воды.

Действие пригрузов, балластных покрытий, анкеров, ремонт ных и подъемных механизмов, понт онов, закрепляющих устройств (боковых от тяжек) определяются исходя их конструктивных и технологических особенностей механизмов и условий их закрепления, которые задаются соответствующими проектами. При этом действие этих факторов на трубопровод может быть задано и в виде известных сил, и в виде зафиксированных координат некоторых точек трубы.

Если анкеры и закрепляющие устройства предназначены для фиксации положения трубопровода в вертикальном и горизонтальном направлениях, то их действие на трубопровод при решении задачи о напряжениях задаются в виде соответствующих условий по перемещениям, а не по нагрузкам.

Влияние пригрузов, балластных покрытий, анкеров, ремонтных и подъемных механизмов, понтонов, закрепляющих устройств (боковых оттяжек) на напряженное состояние ремонтируемого участка трубопровода определяется в процессе решения общей задачи о напряженном состоянии.

Остаточные напряжения в стенке трубопровода практически всегда существуют. Они возникают после каждой технологической операции и постоянно изменяются при эксплуатации трубопровода. Контроль за остаточными напряжениями - одна из актуальных нерешенных проблем, необходимых для обеспечения безопасности работ при ремонте действующих трубопроводов.

5.2. АНАЛИЗ И КЛАССИФИКАЦИЯ НАПРЯЖЕНИЙ ТРУБОПРОВОДА ПРИ КАПИТАЛЬНОМ РЕМОНТЕ

Разложение напряженного состояния на отдельные слагаемые

При рассмотрении воздействий, оказываемых на трубопровод в процессе ремонтных работ, было видно, что напряженное состояние может быть разложено на отдельные слагаемые. При этом отдельные слагаемые могут рассматриваться независимо друг от друга. Например, внутреннее давление не влияет на напряжения, создаваемые действием ремонтных машин и трубоукладчиков; температурное напряжение не зависит от внутреннего давления и реакции грунта. Это позволяет задачу о напряженном состоянии трубопровода решать по частям, рассматривая воздействия и напряжения по группам. П оэтому эффективность решения задачи о напряжениях в трубопроводе и его безопасности во многом определяется удачным разложением напряженного состояния на отдельные независимые составляющие.

П ри выполнении расчетов общее напряженное состояние трубопровода удобно разложить на отдельные независимые составляющие по трем признакам: происхождению, ориентации (направленности), методике расчетов.

По признаку происхождения суммирование напряжений выполняется следующим образом:

а = ар +а h +а„, (5.29)

где ар - напряжения от воздействия внутреннего давления; ah - напряжения от гидростатического давления воды; ai - напряжения температурные; аи - напряжения изгиба от воздействия различных сил.

Суммирование выполняется с учетом направлений (век-торно).

Основную трудность представляет определение напряжений изгиба аи с учетом всего комплекса воздействий, указанных в разделе 5.1.

По признаку направления действия общее напряженное состояние трубопровода можно разложить на составляющие кольцевы1е акц и продольные апр:

а = акц +aпp,

где суммирование выполняется с учетом направлений (век-торно);