Технологический расчет магистральных нефтепроводов
Дипломная работа - Физика
Другие дипломы по предмету Физика
?я рекомендуемую ориентировочную скорость перекачки w0 =1,69м/с (рис.3.3.1)
По вычисленному значению внутреннего диаметра, принимается ближайший стандартный наружный диаметр нефтепровода - 720 мм. Значение наружного диаметра также можно определить по таблице 3.3.1., в зависимости от производительности нефтепровода Dн= 720 мм.
По [1] выбираем, что для сооружения нефтепровода применяются трубы Челябинского трубного завода по ЧТЗ ТУ14-3P-03-94 из стали марки 08 ГБЮ (временное сопротивление стали на разрыв ?вр=510 МПа, ?т=350 МПа коэффициент надежности по материалу k1=1,4).
Перекачку предполагаю вести по системе из насоса в насос, то nр=1,15; kн=1; m=0,9.
Определяем расчетное сопротивление металла трубы по формуле
где расчетное сопротивление материала стенки трубопровода;
nр - коэффициент надежности по нагрузке, равный 1,15 - для нефтепроводов, работающих в системе из насоса в насос; 1,1 - во всех остальных случаях;
Р - рабочее (нормативное) давление, МПа;
m - коэффициент условий работы трубопровода, для I, II категории трубопроводов m=0,75; для III, IV категории трубопроводов m=0,9; для В категории трубопроводов m=0,6;
k1 - коэффициент надежности по материалу;
kн - коэффициент надежности по назначению трубопровода, зависящий от его диаметра.
Определяю расчетное значение толщины стенки трубопровода по формуле
Полученное значение округляем в большую сторону до стандартного значения и принимаем толщину стенки равной -8 мм.
При наличии продольных осевых сжимающих напряжений толщину стенки следует определять из формулы
,
Определяем абсолютное значение максимального положительного и максимального отрицательного температурных перепадов по формулам
Для дальнейшего расчета принимаем большее из значений, ?Т=92,84град.
Рассчитаем продольные осевые напряжения sпр N по формуле
Знак минус указывает на наличие осевых сжимающих напряжений, поэтому вычисляем коэффициент по формуле
Y1=
Пересчитываем толщину стенки из условия
Таким образом, принимаем толщину стенки - 9 мм.
.4 Расчет прочности и устойчивости нефтепровода
Проверку на прочность подземных трубопроводов в продольном направлении производят по условию . Вычисляем кольцевые напряжения от расчетного внутреннего давления по формуле
s==
Коэффициент, учитывающий двухосное напряженное состояние металла труб определяется по формуле
y= =
Следовательно, yR= 0,579х327,86=189,831 МПа
Так как <189,831 МПа, то выше поставленное условие прочности трубопровода выполняется.
Для предотвращения недопустимых пластических деформаций трубопроводов проверку производят по условиям sy и .
Вычисляем комплекс: ,
где R2н= ?т=350 МПа.
Для проверки по деформациям находим кольцевые напряжения от действия нормативной нагрузки - внутреннего давления по формуле
Вычисляем коэффициент y по формуле
y
Находим максимальные суммарные продольные напряжения в трубопроводе по формуле
s=Dt,
принимая минимальный радиус изгиба 700 м;
s=МПа
s= МПа
,229 МПа<350 МПа - условие , выполняется.
0,679х350=237,65МПа
237,65 МПа > /-74,289/ МПа - условие sy, выполняется;
,65 МПа > /-286,17/ МПа - условие sy, не выполняется;
Так как проверка на недопустимые пластичные деформации не соблюдается, то для обеспечения надежности трубопровода при деформациях необходимо увеличить минимальный радиус упругого изгиба, решая уравнение
=1291,576 м
Определяем эквивалентное осевое усилие в сечении трубопровода и площадь сечения металла трубы по формулам
и
Определяем нагрузку от собственного веса металла трубы по формуле
Определяем нагрузку от собственного веса изоляции по формуле
,
Определяем нагрузку от веса нефти, находящегося в трубопроводе единичной длины по формуле
Определяем нагрузку от собственного веса заизолированного трубопровода с перекачивающей нефтью по формуле
Определяем среднее удельное давление на единицу поверхности контакта трубопровода с грунтом по формуле
Определяем сопротивление грунта продольным перемещениям отрезка трубопровода единичной длины по формуле
Определяем сопротивление вертикальным перемещениям отрезка трубопровода единичной длины и осевой момент инерции по формулам
,
Определяем критическое усилие для прямолинейных участков в случае пластической связи трубы с грунтом по формуле
.
Следовательно
Определяем продольное критическое усилие для прямолинейных участков подземных трубопроводов в случае упругой связи с грунтом по формуле
Следовательно,
Проверка общей устойчивости трубопровода в продольном направлении в плоскости наименьшей жесткости системы производят по неравенству обеспечена
5,345МН<9,518МН; 5,345МН<55,241 МН.
Проверяем общую устойчивость криволинейных участков трубопроводов, выполненных с упругим изгибом. По формуле (3.5.25) вычисляем
;
.
По графику рис.3.5.1., находим ?N=25,5.