Оценка возможности возникновения каскадного режима развития аварии в местах пересечения технических коридоров магистральных газопроводов ООО "Газпром трансгаз Югорск"
Дипломная работа - Безопасность жизнедеятельности
Другие дипломы по предмету Безопасность жизнедеятельности
?етвертом случаях турбулизация встречных потоков высока, однако, в стесненных условиях котлована вовлечение окружающего воздуха в зону, близкую к смежному трубопроводу, затрудненно. По-видимому, это приведет к тому, что горение в этой зоне будет возможно при снижении расхода (скорости) газа, поступающего из мест разрыва. С учетом вызванного этими особенностями некоторого ослабления теплового потока (q) примем его реальное значение с коэффициентом 0,65-0,7 от максимально возможного, т.е. 135 квт/м2.
6.2 "ияние нагрева на прочностные характеристики трубопроводов
Анализ причинно-следственных связей (рисунок 9) показывает, что пожар в котловане или факельное горение газа являются основными причинами дальнейшего развития каскадного режима аварии (повреждения и разрушения смежных газопроводов за iет теплового воздействия). Это обусловлено снижением прочности магистральных газопроводов с ростом их температуры.
Известно, что предел огнестойкости конструкций определяется временем от начала теплового воздействия до возникновения одного из предельных состояний по огнестойкости [4]:
а) по потере плотности (образование сквозных трещин или отверстий);
б) по потере теплоизоляции;
в) по потере несущей способности конструкции.
Для конструкций с огнезащитными покрытиями учитывают предельные состояния (а) и (б). Для несущих конструкций основным является предельное состояние (в). Это же относится и к магистральным газопроводам, под несущей способностью которых следует понимать снижение прочности, приводящее к их разрыву вследствие внутреннего давления и (или) вследствие существенного прогиба в пространство котлована образованного выходящим газом.
При прямом воздействии струйного пламени на металлическую поверхность средний по поверхности контакта тепловой поток, согласно экспериментальным данным фирмы British Gas, может составлять около 200 кВт/м2 [5]. Столь мощная тепловая нагрузка уже через короткое время вызовет резкое ослабление прочностных характеристик металла трубы и ее последующее разрушение под действием внутреннего давления. Для раiета времени термической устойчивости трубопровода или аппарата (?у), находящегося в зоне термического воздействия, необходимо найти зависимость временного сопротивления металла (?в) от температуры стенки трубопровода (Тv).
Зависимость Tv(?) - это решение дифференциального уравнения, описывающего тепловой баланс в стенке трубы (2):
, (2)
где ТГ - начальная температура стенки, С;
?Г - коэффициент теплоотдачи от горящего факела к стенке, Дж/(стАвСтАвм2);
Сv -удельная теплоемкость материала трубы, Вт/(кгтАвС);
q - внешний тепловой поток, кВт/м2;
mv - масса 1 м2 поверхности трубы, кг;
F - подвергаемая термическому воздействию поверхность трубы, м2;
? -время, с.
Зависимость временного сопротивления разрыву - ?в (Т) для трубных марок сталей имеет сложный характер. Например, для сталей марок 08Г2Т, 09Г2С, 10Г2БТЮ2 и импортных сталей по ТУ100-86, наиболее часто применяемых в северных условиях, обобщенная зависимость ?в (Tv) имеет вид, представленный на рисунке 16 (кривая 1).
Рисунок 4. Зависимость раiетного временного сопротивления разрушению трубной стали от температуры
С приемлемой для нашей задачи погрешностью можно линеаризовать данную зависимость (кривая 2). С учетом условий эксплуатации, качества и технологии изготовления труб вместо ?в (Tv) далее используется зависимость от температуры раiетного временного сопротивления ?*=[?р]=0,61 ?в (кривая 3) [5]:
- при Тv = 0 - 250 С s*(Тv) = 0,61-589 МПа;
при Тv = 250 - 550С s*(Тv) = 359,3- 1,2Тv;
Разрушение трубопровода произойдет, когда ?* сравняется с кольцевыми растягивающими напряжениями (3):
, (3)
где Рраб - рабочее давление газа, МПа;
Dу - внутренний диаметр трубы, мм;
n=1,1 - коэффициент надежности по нагрузке, учитывающий возможное повышение давления газа на 10%.
Для рассматриваемых условий: Рраб=7,5 МПа, Dу=1373,6 мм, h=23,2 мм, МПа, при котором температура разрушения составляет 330С.
Результаты раiетов времени термической устойчивости трубопроводов 1420x23,2 мм (ТУ 75-86) приведены на рисунке 17 и в таблице 5 [5].
Рисунок 5. Результаты раiетов термической устойчивости трубопроводов
Таблица 4
Результаты раiетов термической устойчивости трубопроводов
Диаметр и толщина стенки трубы, мм1420x23.2 (ТУ 75-86)Давление в трубопроводе, МПа7,5Интенсивность теплового потока, кВт/м22050100200Время термической устойчивости до разрушения, мин43,913,66,43,1Номер кривой на графике1234
Интерполирование этих результатов применительно к рассматриваемым в настоящей работе условиям: тепловой поток q= 135 кВт/м2 показывает, что возможное разрушение за iет внутреннего давления может произойти через 5,2 мин [5].
6.3 Раiет интенсивности истечения и количества выбрасываемого газа при разрушении газопровода
Раiеты интенсивности истечения и количества выбрасываемого газа при разрушении газопровода осуществлялись с помощью данных, представленных в приложении В. При этом раiеты интенсивности истечения газа при разрыве магистрального газопровода (МГ) выполнены отдельно для аварийных потоков из двух концов разрушенного газопровода, то есть рассматривались два аварийных участка: верхний (от нагнетающей КС до точки разрыва) и нижний (от точки разрыва до принимающей КС).
Модель разрыва участка на перегоне