Определение расчетных параметров

Расчет трубопровода на прочность и устойчивость.

Расчет толщины стенки нефтепровода ведется по методике, отраженной в разделе 12 СП 36.13330.2012.

Расчетные сопротивления растяжению (сжатию) R₁ и R₂ следует определять по формулам (2.1.1), (2.1.2.):

(2.1.1)

(2.1.2)

где R₁^н = σ_вр – нормативное сопротивление растяжению металла трубы, МПа;

R₂^н = σ_пр – нормативное сопротивление сжатию металла трубы, МПа;

m – коэффициент условий работы трубопровода при расчете его на прочность, устойчивость и деформативность, принимаемый по таблице из СП 36.13330.2012, 2.1.2.;

k₁, k₂ – коэффициенты надежности по материалу, принимаемые соответственно по таблицам из СП 36.13330.2012, 2.1.3 и 2.1.4;

k_н – коэффициент надежности по назначению трубопровода, принимаемый по таблице из СП 36.13330.2012, 2.1.5.

Таблица 2.1.1. Категории магистральных нефтепроводов. СП 36.13330.2012.

Назначение трубопровода	Категория трубопровода при прокладке
подземной
диаметр 720 мм	III

Согласно таблице 2.1.1, рассматриваемый нефтепровод относится к трубопроводу II категории.

Магистральные трубопроводы и их участки подразделяются на категории, требования к которым в зависимости от условий работы, объема неразрушающего контроля сварных соединений и величины испытательного давления приведены в таблице 2.1.2.

Таблица 2.1.2. Магистральные трубопроводы и их участки. СП 36.13330.2012.

Категория трубопровода и его участка	Коэффициент условий работы трубопровода при расчете его на прочность, устойчивость и деформативность, m
II	0,825

Таблица 2.1.3. Коэффициент надежности по материалу. СП 36.13330.2012.

Характеристика труб	Значение коэффициента надежности по материалу k1
1.Сварные из контролируемой прокатки и термически упрочненные трубы, изготовленные двухсторонней электродуговой сваркой под флюсом по сплошному технологическому шву, с минусовым допуском по толщине стенки не более 5% и подвергнутые автоматическому контролю в объеме 100% на сплошность основного металла и сварных соединений неразрушающими методами	1,34

Таблица 2.1.4. Коэффициент надежности по материалу. СП 36.13330.2012.

Характеристика труб	Значение коэффициента надежности по материалу k2
Прямошовные и спиральношовные сварные из малоуглеродистой и низколегированной стали с отношением	1,15

Таблица 2.1.5. Коэффициент надежности по назначению трубопровода. СП 36.13330.2012.

Номинальный диаметр трубопроводамм	Значение коэффициента надежности по назначению трубопровода kн
для газопроводов в зависимости от внутреннего давления р	для нефтепроводов и нефтепродукто-проводов
р £ 5,5 МПа	5,5 <р£ 7,5 МПа	7,5 < р £ 10 МПа
600-1000	1,100	1,100	1,155	1,100

Принимаем k₁ = 1,34, k₂ = 1,15 и k_н = 1,100.

Нормативные сопротивления растяжению (сжатию) металла труб и сварных соединений R₁^н и R₂^н следует принимать равными соответственно минимальным значениям временного сопротивления и предела текучести, принимаемым по государственным стандартам и техническим условиям на трубы. Таблица 2.1.6.

Таблица 2.1.6. Временное сопротивление и предел текучести. ТУ 1381-012-05757848-2005.

Класс прочности	Временное сопротивление разрыву на поперечных образцах, (σв. Н/мм2 (кгс/мм2)	Предел текучести, σт, Н/мм2 (кгс/мм")
К55

Расчетную толщину стенки трубопровода d, следует определять по формуле (2.1.3.):

(2.1.3)

Определим необходимую толщину стенки трубопровода:

Полученное расчетное значение толщины стенки трубы округляется до ближайшего большего значения, предусматриваемого ГОСТ и ТУ, принимаем 10 мм.

Внутренний диаметр трубопровода вычисляется по формуле (2.1.4.):

(2.1.4)

По таблице 2.1.7. находим теоретическую массу трубы, при известном диаметре нашей трубы.

Таблица 2.1.7. Теоретическая масса труб. ТУ 1381-012-05757848-2005.

Толщина стенки труб, мм	Теоретическая масса 1м труб, кг, при наружном диаметре, 720 мм, (кг)
10,0	175,09

По формуле (2.1.5.) найдем массу всего трубопровода, при известной теоретической массы трубопровода за 1м/кг.

(2.1.5)

Находим относительное удлинение, по данному классу прочности, в таблице 2.1.8.

Таблица 2.1.8. Механические свойства основного металла труб.

Класс Прочности	Временное сопротивление разрыву на поперечных образцах, (σв. Н/мм2 (кгс/мм2)	Предел текучести, σт, Н/мм2 (кгс/мм")	Относительное удлинение, (δ5), %
не менее
К55

ТУ 1381-012-05757848-2005.

Таблица 2.1.9. Расчетные параметры.

Наименование	Δ, мм	Теор. Масса 1м трубы, кг	Lтрубы, м	Мтрубы, кг	σв Н/мм2	σт Н/мм2	Рраб, МПа	Dвнутр., мм	Удельная вязкость Дж/см2	Относительное удлинение (δ5), %
Труба стальная, электросварная прямошовная с наружным диаметром 720 мм, К55		175,09					6,5		39,2

Таблица 2.1.10. Базовый химический состав по анализу ковшевой пробы.

Класс/кат. прочности трубопровода	Массовая доля элементов, %
Углерод (С)	Марганец (Mn)	Кремний(Si)	Сера(S)	Фосфор(P)	Ванадий(V)	Ниобий(Nb)
К55	0,15	1,65	0,60	0,007	0,025	0,06	0,10

Трубы должны изготавливаться из листового проката, поставляемого в горячекатаном состоянии, после контролируемой или нормализующей прокатки, контролируемой прокатки с ускоренным охлаждением, а также в термически обработанном состоянии по режима изготовителя. Каждый лист должен быть подвергнут ультразвуковому контролю заводом изготовителем. Ультразвуковой контроль производится для всей площади листа. Ширина прикромочных зон - не менее 40 мм. По согласованию между заказчиком и изготовителем ультразвуковой контроль сплошности листа производят в соответствии с ГОСТ 22727-88.

РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ТРАНШЕИ

Технологические параметры земляных сооружений, применяемых при строительстве магистральных трубопроводов, устанавливаются в зависимости от диаметра прокладываемого трубопровода, способа его закрепления, рельефа местности, грунтовых условий и определяются проектом. Размеры траншеи устанавливают в зависимости от назначения и внешних параметров трубопровода, вида балластировки, характеристики грунтов, гидрогеологических и рельефных условий местности.

Глубину траншеи устанавливают из условий предохранения трубопровода от механических повреждений при переезде через него автотранспорта, строительных и сельскохозяйственных машин. Глубина траншеи при прокладке магистральных трубопроводов принимается равной диаметру трубы плюс необходимая величина засыпки грунта над ней и назначается проектом. При этом она должна быть (соответственно СНиП 2.05.06-85).

Трубопроводы с D_{наружным} менее 1000мм, глубину траншеи принимаем равным 0,8м.

Минимальную ширину траншеи по низу назначается СНиП и принимается не менее D_{наружнего}+300мм.

Ширину траншеи по низу найдем по формуле (2.1.2.1):

(2.1.2.1.)

Таблица 2.1.2. 1. Допустимая крутизна откосов траншей. СНиП 2.05.06-85

Грунт	Отношение высоты откосов к его заложению при глубине выемки, м
до 1,5	до 3,0	до 5,0
Глина	1:0	1:0,25	1:0,75

Найдем площадь поперечного сечения, по формуле (2.1.2.2.):

(2.1.2.2)

Где,

a-ширина траншеи по низу, (м);

b-ширина траншеи по верху, (м);

h- глубина траншеи, (м).

Вычислим ширину траншеи по верху, по формуле (2.1.2.3.):

(2.1.2.3.)

Где,

k-отношение высоты откосов к его заложению при глубине выемки, (м);

h-глубина траншеи, (м);

а-ширина траншеи по низу, (м).

Схема 2.1.2.1. Габариты траншеи

Таблица 2.1.2.2. Параметры траншеи

Наименование	Глубина траншеи, м	Ширина траншеи по низу, м	Тип траншеи	Заложение откосов	Тип грунта	Площадь поперечного сечения, м2
МН Dнаружный= 720мм	1.52	1,02	С вертикальными стенками	1:0	Глина	1,581

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОБЪЕМОВ РАБОТ

Земляные работы по сравнению с другими работами на строительной площадке являются наиболее трудоемкими и поэтому выполняются механизированным способом. Только в отдельных случаях, когда не представляется возможным использовать механизмы, применяется ручной труд в небольших объемах.

Объем разрабатываемого грунта определяется по формуле (2.1.3.1.):

(2.1.3.1.)

Ширину траншеи по дну и ее глубину определяют согласно

СНиП 3.02.01-87 в зависимости от конструктивных особенностей линейно-протяженного сооружения и методов производства работ.

При подсчете объемов земляных работ следует выделить объем избыточного грунта, вытесняемого трубопроводами, колодцами, камерами, подъем грунта, образовавшегося за счет остаточного рыхления, который в свою очередь, равен объему засыпки, умноженному на коэффициент остаточного разрыхления грунта.

Для получения объема планировочных работ всю площадь на плане с горизонталями (генплан трассы) разбивают на элементарные участки, по каждому из них подсчитывают объем грунта и результаты суммируют.

Обратную засыпку траншей, на которые не передаются дополнительные нагрузки (кроме собственного веса грунта), можно выполнять без уплотнения грунта, но с отсыпкой по трассе траншеи валика, размеры которого следует определять с учетом последующей естественной осадки грунта. Наличие валика не должно препятствовать использованию территории в соответствии с ее назначением.

Засыпку магистральных трубопроводов, следует производить в соответствии с правилами работ, установленными соответствующими СНиП.

Для определения объема грунта при засыпке воспользуемся формулой (2.1.3.2.):

(2.1.3.2.)

Где,

D-наружний диаметр, (м);

L-общая длина трубопровода, м;

1,05-коэффициент увеличения вытесняемого грунта.

Определили объем земляных работ для того, чтобы обоснованно выбрать методы и средства их выполнения, установить необходимость транспортирования или возможности распределения вынутого из траншей грунта на прилегающей территории и последующего его использования для устройства обратных засыпок.