Расчёт толщины стенки трубопровода

Согласно [12] проектируемый газопровод относится к категории III и к I классу.

По сортаменту (таблица Г.2, [9]) выбираем для газопровода трубы производства ВМЗ: марка стали 09ГБЮ, ТУ 14-3-1573-99 с = = 550 МПа и = = 380 МПа.

По исходным данным произведём расчёт толщины стенки трубопровода.

Расчётное сопротивление металла труб R₁ определим по:

(3.1)

где	–	нормативное сопротивление, принимается равным временному сопротивлению ( = σв=550МПа);
	m –	коэффициент условий работы трубопровода (для участка газопровода категории I, m=0,99, таблица 1, [12]);
	k1 –	коэффициент надежности по материалу (для выбранного металла труб k1=1,34, таблица 11, [12]);
	kН –	коэффициент надежности по ответственности трубопровода (kН=1,115, таблица 13, [12]);

Расчетное сопротивление металла труб R₂:

(3.2)

где	–	нормативное сопротивление, принимается равным пределу текучести ( = σт=380 МПа);
	m –	коэффициент условий работы трубопровода (для участка газопровода категории I, m=0,99, таблица 1, [12]);
	k2 –	коэффициент надежности по материалу (для выбранного металла труб k2=1,15, таблица 12, [12]);
	kН –	коэффициент надежности по назначению трубопровода (kН=1,115, таблица 13, [12]);

Номинальная толщина стенки трубопровода определяется согласно [12]:

(3.3)

где	n –	коэффициент надежности по нагрузке (n=1,1, таблица 15, [12]);
	p –	давление в трубопроводе (p=10 МПа);
	DН –	наружный диаметр трубопровода (DН =820 мм);
	R1 –	расчетное сопротивление металла трубы (R1=364,433 МПа);

Принятая толщина стенки трубы должна быть не менее 1/100 значения наружного диаметра труб, значит, полученное расчетное значение толщины стенки округляем и принимаем по сортаменту δ_Н=19 мм.

По картам районирования находим для района прокладки трубопровода [13]:

º С; º С; Δ = º С; Δ = º С.

Нормативные значения перепада температуры наружного воздуха в холодное и тёплое время года:

Δ = -20 -20=-45º С; (3.4)

Δ = +20 + 6=+26º С; (3.5)

Расчётные значения:

6º С =-45 - 6 =-51º С; (3.6)

3º С =+26 + 3 =+29º С; (3.7)

Температурный перепад при замыкании трубопровода:

- в холодное время года:

Δ = +20 - (-51) =+71º С, (3.8)

- в тёплое время года:

Δ = +20 - (+29) =-9º С. (3.9)

В качестве расчётного температурного перепада принимаем наибольшее значение Δ = 71º С.

Для предотвращения недопустимых пластических деформаций трубопровода в продольном и кольцевом направлениях проверку производят по условиям [12]:

≤ , (3.10)

≤ , (3.11)

где - коэффициент, учитывающий двухосное напряженное состояние металла труб при сжимающих продольных напряжениях [12]:

. (3.12)

Для проверки по деформациям находим сначала кольцевые напряжения от действия нормативной нагрузки – внутреннего давления [12]:

(3.13)

Коэффициент, учитывающий двухосное напряжённое состояние металла труб при сжимающих ( 0) напряжениях будет равен:

Условие 3.11:

≤ МПа, т.е. условие выполняется.

Определим значение нормативных продольных напряжений

(3.14)

где	αt –	коэффициент линейного расширения металла труб (αt= – 1,2·10-5 град-1);
	Е –	модуль упругости стали (Е=2,06·105 МПа);
	Δt –	температурныйперепад (Δt = +71ºC);
	0,3–	коэффициентПуассона;
	δН –	номинальная толщина стенки (δН=19 мм)
	Dвн–	внутренний диаметр:

, (3.15)

МПа.

- для положительного температурного перепада Δ :

МПа;

- для отрицательного температурного перепада Δ :

МПа.

Выполнение условия ≤ проверяем дважды (3.10):

- для положительного перепада Δ :

МПа, т.е. условие выполняется;

- для отрицательного перепада Δ :

МПа, т.е. условие выполняется.

Проверка на недопустимые пластичные деформации соблюдается.

Принятая толщина стенки =19 ммудовлетворяет условиям:

/140 = 0,82/140 = 0,006м < 0,019м. (3.16)

Вывод: =19 мм можно принять за окончательный результат.