Министерство образования и науки Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Институт природных ресурсов (ИПР)

Кафедра транспорта и хранения нефти и газа (ТХНГ)

РАСЧЕТ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ СВАРНОГО ШВА НА УЧАСТКЕ МАГИСТРАЛЬНОГО ГАЗОПРОВОДА.

Руководитель:

Бурков П.В. ____________

Выполнил:

Баранов В.И __________

Томск-2013

Расчет нагрузок и напряжений в трубопроводе.

Исходные данные:

Расчёт Газопровода диаметром 720 мм;

∆t=30 °С – расчетный температурный перепад;

рабочее давление – 7,45 МПа;

диаметр трубопровода – 720 мм;

фактическая толщина стенки – 10 мм;

тип трубы – прямошовная; тип изоляции – битумная, весьма усиленная (не менее 3 мм); глубина залегания трубопровода 1,2 м;

грунт – суглинок.

Вес грунта - 19500 Н/М;

Рассчитываем внутренний диаметр трубопровода:

(1)

Продольные осевые напряжения от расчетных нагрузок и воздействий:

		(2)
где	P – рабочее (нормативное) давление в трубопроводе, МПа; δ-номинальная толщина стенки трубы, м; ∆t=30 °С – расчетный температурный перепад; µ0=0,3 – коэффициент Пуассона упругой стадии работы металла; α = 0,000012 град-1 – коэффициент линейного расширения.
Кольцевые напряжения от нормативного внутреннего(рабочего) давления:
		(3)

- коэффициент, учитывающий двухосное напряжённое состояние металла, определяется по формуле:

y=

(4)

мм.

Принимаем значение толщины стенки δ = 10 мм.

Проверка трубопровода на прочность производится по условию:

,

(5)

где - коэффициент, учитывающий двухосное напряжённое состояние металла труб, определяемый по формуле:

.

(6)

Условие прочности выполняется.

Проверка трубопровода на отсутствие недопустимых пластических деформаций:

Кольцевые напряжения от нормативного (рабочего) давления определяются по формуле:

Коэффициент, учитывающий двухосное напряжённое состояние металла труб:

,

(8)

Минимальный радиус упругого изгиба оси трубопровода:

,

(9)

мм.

Принимаем для дальнейших расчетов минимальный радиус упругого изгиба оси трубопровода ρ = 1000 м.

Максимальные суммарные продольные напряжения растяжения от нормативных нагрузок и воздействий:

,

(10)

Максимальные суммарные продольные напряжения сжатия от нормативных нагрузок и воздействий:

,

(11)

Проверка по условию

(12)

(13)

Проверка по условию

(14)

Условия проверки на предотвращение недопустимых пластических деформаций выполняется. Среднее удельное давление на единицу поверхности контакта трубопровода с грунтом:

		(15)
где	- угол внутреннего трения грунта,градусы; - сцепление грунта, кПа; -коэффициент надежности по нагрузке от веса грунта, 1,15; h0- м высота слоя засыпки от верхней образующей трубопровода с перекачиваемым продуктом.

Среднее удельное давление на единицу поверхности контакта трубопровода с грунтом:

Выводы:

1. Наибольшие напряжения возникают в сварном шве

2. Расчеты кольцевых напряжений согласно СНиП 2.05.06-85 дают показатели несколько выше чем, тем же расчеты с помощью программы ANSYS.

3. Суммарные перемещения по длине трубопровода несущественны.