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

Рис. 5.22. Расчетная зависимость полной вертикальной нагрузки на трубу на четвертом участке (фоновый график соответствует рис. 5.21): 1, 2, 3 - области, соответствующие графику (см. рис. 5.21) с учетом собственного веса трубы

сания этого явления и ввели параметр V* - достигнутая максимальная глубина отпечатка трубы на участке z3 > z.

Итак, общие формулы для нагрузки на трубу на четвертом участке необходимо дополнить следующим дополнительным условием:

-(4) = npH V > V\ (5.79)

Несмотря на кажущуюся простоту выражения (5.79), оно достаточно сложно для использования, так как значения V и V. для данной точки (сечения) трубопровода заранее не известны. Их можно находить только в процессе решения задачи о напряженно-деформированном состоянии трубопровода при ремонте. Уточним это.

Допустим известна полная зависимость V(z), т.е. решили задачу о деформированном состоянии трубы. Тогда это решение должно удовлетворить уравнению равновесия, плюс всем граничным условиям, плюс уравнениям взаимодействия с грунтом, в том числе равенству (5.70). Причем, для любой точки z > z3 параметром V является минимальное значение V в интервале (z3 , z). Для каждой точки z на четвертом участке значение V. может отличаться от значений V. для других точек. Именно эта сложность не позволяет решить поставленную задачу аналитическими или известными численными методами.

Ниже покажем свой метод решения, отличный от всех других известных.

На пятом участке происходит окончательная засыпка траншеи.

При расчете нагрузки на трубу этот участок можно рас-

Рис. 5.23. Расчетная зависимость полной вертикальной нагрузки на трубу на пятом участке (фоновый график соответствует рис. 5.22): 1, 2, 3 - области, соответствующие графику (см. рис. 5.22 с учетом дополнительного веса грунта над трубой дгр(5)

сматривать как продолжение четвертого участка, но с тем отличием, что на трубу сверху положили слой грунта высотой Н5. Труба здесь продолжает оседать по тем же законам, что и на четвертом участке.

П олная нагрузка на трубу на пятом участке д(5) определяется как сумма реакции грунта снизу дгр(5), давления грунта собственного веса трубы дт:

сверху д

гр(5),

веса

д(5) = д1р(5) + д+р(5) + дсв;

(5.80)

дгр(5) = C(4)DcyмW + w

(C - C

(4))

C - C(4)

C(4)+ w

при 0 < w < Л*

. (C(4) - C)

д-р(5) = Вум.Л -+ CDc„mw = Д

Cw - Л

. C - C(

(5.81)

при w > Л* (5.82)

д-р(5) = 0 при w < 0; (5.83)

д-р(5) = 0 при V > V*; где V = min V(z); z с (z3, z) (5.84)

Здесь V* - наименьшее (с учетом знака) значение вертикального смещения трубы V в диапазоне от z3 до данной точки z.

q = Y-П

q;(5) =-{5 + о, 1073D,„ ypi (5.85)

2 -{D -5,)2-5,)2 -y„nD5„ - nD5. (5.86)

График зависимости полной вертикальной нагрузки от вертикального смещения трубы показан на рис. 5.23.

Таким образом, в разделах 5.3 и 5.4 построена вся необходимая теоретическая база для решения практических задач по исследованию напряженно-деформированного состояния действующих трубопроводов в процессе ремонта.

5.5. РАСЧЕТ ДОПУСТИМЫХ РЕМОНТНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ

Одним из ключевых параметров при определении допустимых технологических параметров ремонта является допустимое напряжение в стенке трубы адоп. При ремонте участков нефтепровода суммарные напряжения в стенке трубы не должны превышать допустимого значения адоп, которое зависит от многих факторов, в том числе от категории участка, механических характеристик стали, срока эксплуатации нефтепровода, видов дефектов и их параметров.

1. Зависимость допустимого напряжения от категории учча-стков трубопроводов определяется необходимым уровнем безопасности работ, который в настоящее время количественно не определяется и не регламентируется нормативными документами. Поэтому приведем некоторые соображения на качественном уровне.

На участках трубопроводов высокой категории при строительстве и приемке объектов предъявляются более высокие требования к прочностным свойствам труб и контролю сварных швов. Кроме того, рабочие давления на участках высокой категории меньше, чем на других участках. Поэтому допустимые напряжения при ремонте могут быть выше, чем на участках с низкой категорией. Но с другой стороны, участки трубопроводов высокой категории расположены на таких местах, где крайне нежелательны аварии: на водных переходах, вблизи важных коммуникаций, предприятий и населенных пунктов. Поэтому на этих участках необходимы дополнительные меры по обеспечению высокой надежности и безопасности работ. Следовательно, при равных других усло-