Трапеция профильді бұрандалы шегендеуші құбырлар, олардың қосылыстары. Муфталы, трапеция (профильді) бұрандалы шегендеуші құбырлар оттм-1

Соңғы жылдары ұңғыларды бекітуі үшін муфталы, трапеция бұрандалы ОТТМ-1 шегендеуші құбырлар қолданылуда. Олардың сипаттамасы: бұранданың адымы -5,08мм; тереңдігі – 1,6мм, профильдің қырларының көлбеу бұрыштары - 3 және 10. Конус жасаушысының көлбеу бұрышымен оның осінің арасындағы бұрыш , бұл бұрыштың екі еселенген тангенсі - . Муфталы құбырға қолдан бұрағанда остік керу шамасы - мм-тең болуы тиіс. Муфтаны машинамен бекіткенде оның шеті құбырдағы бұранданың соңғы сызығына жетпеу қашықтығы 5мм көп болмауы тиіс.

ОТТМ-1 бұрандалы қосылыстарымен салыстырғанда, 25-50% жоғары.

Муфтасыз трапеция профильді бұрандалы ОГ-1М шегендеуші

Құбырлардың сипаттамасы

Бұранданың адымы – 5,08мм, профильдің жұмыс блиіктігі – 1,4мм, профильдің қырларының көлбеу бұрыштары 3 және 30. Блұрандалы қосылыс ұштары тірелгенше бұралып бекітіледі. Бүранданың конустығы - .

Бұл қосылыстардың созылу беріктігі құбырдың беріктігінің 50% -не тең, гидравликалық сынау қосылыстарды 35МПа қысымда герметикалық жағдайды қамтамасыз етеді. Мұндай құбырларды кіші диаметрлі газды және газконденсатты ұңғыларды бекітуге қолдануға болады.

Жоғары герметикалық қосылыстары бар шегендеуші құбырлар

Соңғы 15-20 жылдарда ішкі артық қысымы – 50МПа дейінгі ұңғыларды бекіту үшін жоғары герметикалық бұрандалы қосылыстары бар ОТТГ-1, ТБО-4, ТБО-5 шегендеуші құбырлар түрлері ұсынылды. Бұл құбырларда да ОТТГ-1 сияқты трапеция профильді бұранда тілінген.

ОТТГ-1 бұрандасының /ОТТМ-1 мен салыстырғанда/ ерекшеліктер:

біріншіден, конустық тығыздаушы беттердің барлығы /құбырдың ниппельдік ұшының – сыртында, муфтаның орталық бөлігінің ішінде/;

екіншіден, бұранда қосылысын қатайтқанда ниппельдің шеті – муфтаның орталық шоқысына тіреледі. Бұл жағдайда тығыздаушы беттер-бұранданың ішкі және сыртқы диаметрлері бойынша, диаметрлік 0,5мм керудің нәтижесінде отырғызылады да қосылатын бөліктердің арасындағы саңылаулар жойылады. ТБО- муфтасыз шегендеуші құбырлар; ТБО-4 құбырдың екі шеті сыртына қалыңдатылған; ТБО-5 құбырдың тек муфта шеті сыртына қалыңдатылған. Бұл бұрандалы қосылыстар құрылмасы

ОТТГ-1 мен бірдей.

Егер құбырлар диаметрлері бірдей /тең/ болған жағдайда ОТТГ-1 мен ТБО-ны аудармасыз бір-бірімен қосып, ұңғыға түсіруге болады.

Шегендеуші құбырларды таңбалау

Әр құбырға заводтан шығарарда ниппельдік шетінен 0,4-0,6м қашықтыққа /белгі салатын құралдармен/ таңба белгіленеді:

1.1-кесте

Диаметрі, мм, құбыр №

Беріктік тобы, бұранды ұзындығы

Қалыңдығы, мм

Завод тов. белгісі

Шығарған айы, жылы

Таңбамен қатар ашық сырмен құбырға мындай анықтамалар жазылады:

1.2-кесте

Диаметрі, мм

Беріктік тобы

Қалыңдығы, мм

Құбыр ұзындығы, см

Заводтың тов. белгісі

Құбырдың тасымалдағанда бұрандаға зақым келмес үшін құбырдың ниппельдік ұшына сақтағыш сақина орайды, ал муфтаның ішіне тығын кіргізіледі. Темір жолмен тасымалдағанда шегендеуші құбырлардың топтарын құрады. Әр топ үшін сертификат толтырылады. Сертификатта топтағы құбырлардың сапасы стандарттар мен техникалық жағдайлардың талаптарына сәйкес куәлендірілген.

Шегендеуші құбырлардың пісірілген қосылыстары

Жоғары герметикалық қосылыстарды жасаудың ең тиімді тәсілдерінің бірі шегендеуші құбырларды пісіру арқылы қосу. Қазіргі уақытта пісірілген қосылыстардың бірнеше түрлері өндірісте қолданылады, олар: кең ұшты, екі ұшты, муфталы, ұштары түйіскен, нипельді-кең ұшты, сақинамен центрлейтін екі ұшты т.б. қосылыстар.

Пісірілген қосылыстардың құнды жақтары:

1/ толық саңылаусыздығы;

2/ өндірісқұнының аздығы / муфта даярланбайды, уфтаның ішіне құбырлар ұшының сыртына бұрандалар тілінбейді /;

3/ құбырлар тізбегінің салмағы азаяды, сондықтан олардың түсіру тереңдігі артады / көбейеді /;

4/ пісірілген тізбекпен ұңғы оқпаны қабырғаларының арасындағы саңылаулардың ұлғаюымен байланысты, құбырларды ұңғыға түсіру жеңілденеді. Бұл қосылыстардың кемшіліктері: өрт қауіпі себебі құбырларды пісіру ұңғы сағасында жүргізіледі, бұл жағдайда ұңғыдан кенет мұнай мен газ атқылауы мүмкін.

Пісірілген шегендеуші құбырлар тізбегін қолдану тәжірибесі

Бұрынғы Совет Одағында 1941ж. 377мм саға құбырын 147м тереңдікке / Әзірбайжанда / пісіру арқылы түсірді. Бұл қосылыстарды Ұлы Отан соғысы жылдары кеңінен қолданды : 1943ж. өзінде 200­-дей құбырлар тізбегі, 1944ж. Солтүстік Кавказда 100 ден астам құбырлар тізбегі жіберілді.

Мұндай құбырлар тізбегінің түсіру тәжірибесі – олардың жіберу жылдамдығы бұрандалы құбырлардың түсіру жылдамдығымен теңестірді.

Мысалы: 1945ж. Әзірбайжанда пісірілген құбырлар қосылыстарын жібергенде бір бағананы түсіру уақыты 7,2 мин. Болды /оның 4,3 мир. пісіру уақыты /. Әрине , ұңғы үстінде құбырларды түйістіріп пісіру қиындыққа түсті. Сондықтан Украйнаның академик Е.О Патон атындағы дәнекерлеу институты доғамен пісіру үшін жартылай және толық автоматтандырылған қондырғылармен қатар, түйістіріп дәнекерлеу үшін машиналар шығарды.

1961ж. мұндай қондырғылар мен машиналар Краснодарнефтегаз бен Прикарпатбурнефть бірлестіктерінде қолданыла бастады /А-950 автомат қондырғысы, А-537 жартылай автоматтандырылған қондырғы /. Пісіру жапсарларының сапасы жақсарды және пісірілген қосылыстардың жоғары сапалылығы қамтамасыз етілді. Краснодарнефтегазда құбырларды пісіріп қосу үшін құрылманың екі түрі қолданылды:

1/ ниппель-кең ұшты бұл қосылысты пайдаланғанда құбырдың ниппельдік ұшы, алдыңғы түсірілген құбырдың кеңұшының қосымша жонып даярланған ішіне кіргізіледі де, қосылатын құбырларды центірлеиді /1-сурет/;

2/ қосылатын құбырлардың түйіскен жерінің ішіне центірлеу үшін сыртқы ортасында шоқысы бар стакан орнатылды /2-сурет/.

2.1-сурет 2.2-сурет

Құбырды өз салмағымен көтеру үшін оның жоғары шетінен 200 мм. Қашықтықта сыртын 60 мм. Ұзындыққа жонады да оған шарнирлі қамыт орнатады , сүйтіп көтеріп-түсіру – үшін элеватро қолдануға жағдай туғызды.

Айтылған тәсілмен Краснодарнефтегазда 200-ге жуық пісірілген құбырлар тізбегі және олардың төменгі бөліктері түсірілді Академик Е.О. Патон институтының мәліметтері бойынша (146-168мм. Құбырлар) бір құбырды пісіріп түсіру үшін 7-7,5 мин. керек (оның 3-3,5 мин. пісіруге кетеді). Пісірілген қосылыстарды қолдануда құбырлардың қыздырылған шеттерін қысып, түйістіру әдісінің болашағы зор. Пісірудің бұл әдісі Прикарпатбурнефть ұңғыларында өткен өндірістік сынаулар бойынша болымды нәтижелер берді, сонымен қатар әдістің электродоғалық пісірумен салыстырғанда, төмендегідей артықшылығын көрсетті:

1/ түйіскен құбырлардың пісіру прцесі балқыту арқылы емес, олардың қыздырылған шеттерін, пластикалық, жағдайға жеткенде қысу арқылы өтеді;

2/ пісіру бірден барлық қима бойынша өтеді, ұзақтығы / құбырдың диаметіріне баиланыссыз/ 90 секундтен аспайды;

3/ түйістіріп қосуға ауа температурасы мен райы әсер етпейді.

Пісіру әдісінің кемшілігі: пісіру нәтижесінде қосылыс тұсындағы қабырға қалындығының өсуімен байланысты, құбырдың ішкі диаметірі кішірейтіледі. Лабораториялық зерттеулерге сәйкес мұндай қосылыстың беріктігі құбыр қабырғасының беріктігіне тең.

Шегендеуші құбыр /ШҚ/ және олардың қосылыстарының остік созылуға беріктігі

Құбырдың дене бойынша беріктігі

Құбырды керу күштерімен созған кезде оның көлденең қимасында кернеулер пайда болады. Созылу кезінде кернеулердің мәні материалдың аққыштық шегіне тең болған жағдайда күштің мөлшерін былай табуға болады: .

(2.1)

Үшбұрышты профильді бұрандалы муфталық қосылыстардың созылуға беріктігі

Шегендеуші құбырлардың ең осал жері бұрандалы қосылыстар, сондықтан құбырлардың беріктік жағдайы бұранданың созылуға қарсылығымен анықталады. Бұранданы қозғау жүк мөлшерін былай табуға болады. Ол үшін екі жағынан Р остік күшпен созылған муфталық қосылысты қараймыз. Қосылысты N-N жазықтығымен кесіп, төменгі жағын тастап, оның әсерін Р күшімен алмастырамыз да, жоғары жақ құбыр бөлігін (А) және муфта бөлігін (Б) қараймыз /3, 4 – суреттер/. Муфта мен құбырдың беті ab орамы бетінің жартысымен түйіседі. Муфтадағы күштердің тепе-теңдігін қараймыз. Орамдардың беттеріне құбыр жағынан реакция күштері әсер етеді.аb беттері үйкеліспен байланысты болғандықтан, бұл беттерге реакция бағытын нормалдан үйкеліс бұрышына ауытқу жасаймыз /5 сурет/.

Барлық күштерді 0-0 осіне проекцияласақ:

; , (2.2)

мұнда, q – бет бірлігінің реакциясы;

F – барлық орамдардың жалпы беті.

(2.2) – ден , (2.3)

q₀ – q – реакциясының горизонталбдық құраушысы /16 – сурет/ немесе

(2.4)

2.3-сурет. Муфталық қосылыс 2.4-сурет. Бұрандалы қосылыстың

есептеу схемасы

2.5-сурет. Муфтадағы күштер схемасы

Құбырдың тілінген ұшы остік күш – Р – мен радикалдық қысым әсерлерінен өте қиын кернеулік жағдайда болады. Радикалдық қысым q₀ үзік-үзік әсер етеді /ab бетінің жартысына жалғасады/. Сондықтран q₀ әсерінен болған кернеуді анықтау қиын. Бұл жағдайды жеңілдету үшін құбырдың тілінген ұшын тегіс цилиндр ретінде қабылдайды.

Цилиндрдің сыртқы диаметірі – бұранданың (D) н,егізгі жазықтық бойынша орта диаметріне, ал оның ішкі диаметрі – құбырдың ішкі диамтріне тең деп алынады (d).

Цилиндрдің ұзындығы толық профильді орамдардың проекциясының бұран,да осіндегі / / ұзындығына тең. D және әр диаметрлі құбырлар үшін арнаулы кестеде беріледі. Тегіс цилиндр бетіне бір қалыпты радиалдық қысым р_* әсер етеді деп саналады. Сондықтан р_* мөлшерін бұранда бетіне әсер етуші радиалдық күштер қосындысымен, цилиндр бетіне әсер етуші радиалдық қысымның теңдігінен анықтайды:

,

(2.4) – тен

Сонда , (2.5)

қысымның әсерінен құбырдың тілінген ұшының ұзына бойынша нормалдық қысу кернеулері пайда болады. Олардың ең үлкен мәні құбырдың ішкі бетінде болады:

. (2.6)

Жұқа қалындықты құбырларға: .

Остік күш Р әсерінен құбырдың көлденең қимасында остік кернеулер пайда болады. Олардың мәні құбырдың денесінен оның тілінген бұрандалы бөлігіне ауғанда азаяды /себебі Р күшінің бір бөлігін муфта қабылдайды/. Есептеуді жеңілдету үшін Р-құбырдың негізгі жазықтығындағы қимасына түгелдей беріледі деп санаймыз:

(2.7)

Беріктіктің III-теориясына сәйкес келтірілген кернеуді анықтаймыз:

(2.8)

Қауіпті жағдайда келтірілген кернеу материалдың аққыштық шегіне тең. Бұл жағдайда Р=Р_қоз –созылу күштері Р, бұранданы қозғайтын жүк мөлшеріне тең. (2.6, 2.7, 2.8) формулаларды пайдаланып:

(2.9)

созылу кернеуін табамыз. Бұл теңдіктен бұранданы қозғаушы жүк мөлшерін анықтасақ, белгілі Яковлев формуласын аламыз.

, (2.10)

мұнда, үйкеліс бұрышы . Нақтылы жағдайда бұранданың негізгі жазықтығындағы қимасы Р күші түгелдей берілмейді, оның бір бөлігін муфта қабылдайды. Бұл жағдайды П.П. Шумилов (2.10) формулаға арнаулы коэффициент енгізіп, төменгі формуланы ұсынады:

, (2.11)

мұнда, .

Трапеция профильді бұрандалы қосылыстардың созылуға беріктігі

Трапеция профильді бұрандалы қосылыстарды есептегенде қауіпті қимадағы күшті анықтайды. Бұл күштің әсерінен құбырдың /не муфтаның/ үзілуі мүмкін:

, (2.12)

Созылу кезінде, кей уақытта, құбыр-муфтаның бұрандасынан шығып кетуі мүмкін:

, (2.13)

(2.12, 2.13) формулаларда

- созылу кезіндегі материалдың уақытша төзімділігі;

- толық профильді 1-орамның ойындағы құбырдың қабырға қалындығы;

- қосылыстың жалпы диаметрлік керілуі;

- материалдың созылмалы шегіндегі беріктену модулі, - созылмалы шектегі Пуассон коэффициенті, ;

; - негізгі жазықтықтағы құбырдың орта диаметрі;

- бұранда осіне ең кіші көлбеу бұрышы; ОТТМ, ОТТГ, ТБО, ОГ1-м құбырлары үшін ; үйкеліс бұрышы;

- бұранда биіктігі.

Егер ең осал қима муфта денесі арқылы толық профильді 1-орамнан өтсе, онда (2.12) формуладағы орнына муфта денесінің осы қима бойынша орта диаметрін , ал - орнына муфта қабырғасының қалындығын қою керек . - номиналдық қабырға қалындығы.

Нег: 1[194-224]

Бақылау сұрақтары:

1. Шегендеуші құбыр және қосылыстар құрылысы.

2. Шегендеу құбыр стандарттары.

3. Бұрандалар профилі, олардың негізгі көрсеткіштері.

4. Әр түрлі бұрандалы қосылыстар артықшылықтары және кемшіліктері.

5. Шегендеу құбырларының дәнекерлі қосылыстары.

№8 дәріс. Шегендеуші тізбекті жобалау және есептеу методикасы

Дөңгелек теңқалыңдықты құбырларды есептеу

Бірқалыпты сыртқы және ішкі қысымдардың әсеріне ұшыраған дөңгелек құбырды беріктікке есептеу үшін Ламе формуласын пайдаланады. Ішкі қысымның әсері болмаған жағдайда (тек қана сыртқы қысым әсер етеді). Бұл жағдайда келтірілген, кернеу III – беріктік теориясы бойынша былай анықталады: ,

, (5.1)

мұнда, мен - құбырдың сыртқы және ішкі радиустері.

Егер және

, (5.2)

Егер ШҚ жұқа қалыңдықтығын ескерсек: , мұнда - қалыңдық коэффициенті.

Орнықтылық жағдайдағы критикалық қысым

Егер құбырларға тек қана ішкі қысым әсер етсе олардың материалын беріктікке есептеу жеткілікті. Егер құбырларға тек қана сыртқы қысым әсер етсе, онда беріктікпен қатар олардың формасының орнықтылығына есеп жүргізу керек. Сыртқы қысым критикалық қысымның мәніне тең болған жағдайда, құбыр дөңгелек күйінен аздап ауытқуы мүмкін. Бірқалыпты сыртқы қысым әсеріне ұшыраған ұзындығы бірге тең дөңгелек сақина үшін критикалық қысым Леви формуласымен анықталады:

. (5.3)

Сақинадан ШҚ ауғанда оған цилиндрлік қатаңдығын ескеретін түзету коэффициенті енгізіледі .

.

Сонымен дөңгелек сақина үшін беріктікке және орнықтылыққа есептеуге екі түрлі формула қолданылады. Жұқа қалыңдықты құбырлар үшін / мәні аз/:

. (5.4)

мұнда, - Пуассон коэффициенті.

Қалың қалыңдықты құбырлар үшін / мәні көп/. Бұл формулаларды қандай жағдайда қолдану үшін табу керек;

; . (5.5)

Егер (5.4) формуласы қолданылады;

(5.5) формуласы қолданылады.

Сопақша /теңқалыңдықты/ құбырларды есептеу

Сопақша құбырларды есептеу үшін әртүрлі теоретикалық не эмпирикалық формулалар қолданылады. Кейбір зерттеушілер құбырларды беріктікке және орнықтылыққа бөлек есептеу керек дейді, ал басқалары біріккен формулалар арқылы есептеуді жөн көреді. Мысалы Гросгоф-Брессе сопақшылығы аз құбырларды беріктікке төмендегі формуланы қолдануды ұсынады:

, (5.6)

мұнда, е – құбырдың сопақшылығы, егер (5.6) формулада, онда Ламе (5.4) формуласын аламыз.

Біріккен формулаларға Булгаков Б.В., Тимошенко С.П.,

Саркисов Г.М. формулалары жатады. Мысалы 1930 жылы Булгаков Б.В. сопақша /теңқалыңдықты/ құбырлар қысымын анықтау үшін төмендегідей теоретикалық формула ұсынды:

, (5.7)

егер формула Ламе формуласына ауады;

1,1 коэффициентінің шығуы мына теңдіктерге байланысты;

; .

Жаншылу қысымын анықтау үшін эксперименталдық материалдарды талдау арқасында жаншылу қысымының критикалық қысымнан 13% көп екендігін анықтап Булгаков Б.В. мындай формула ұсынды:

. (5.8)

Бұл формула 1930 жылдан бастап негізгі есептеу формуласы ретінде бекітілді. Формула (5.8) шығарылған құбырлардың әртүрлі қалыңдығын ескермейді. 1943 жылы Саркисов Г.М. жаншылу қысымын анықтау үшін сопақша және әрқалыңдықты құбырларға төменгі формуланы ұсынды:

. (5.9)

, ;

. (5.10)

1960 жылы Саркисов Г.М. критикалық қысымды анықтау үшін теориялық тіке шешу нәтижесінде сопақша және әртүрлі қалыңдықты құбырларды есептеуге төменгі формуланы ұсынды:

. (5.11)

Теңқылыңдықты сақина үшін формула (5.11) Булгаков формуласына (5.10) айналады, егер оның үстіне Ламе, Леви формулаларын аламыз. (5.11) формула қазіргі уақытқа дейін критикалық қысымды анықтау үшін есептеу формуласы болып саналады.

ШҚ-дың артық ішкі қысымдардың әсерінен үзілуге төзімділігі

,

мұнда, - материалдың аққыштық шегі.

Төменгі теңдіктерді ескеріп: ; ,

мұнда, - ішкі артық қысымның мүмкін шегін.

.

МеСТ 632-80 бойынша құбыр қалыңдығының (-12,5%) ауытқуын ескеріп, ішкі артық қысымның мүмкін шегін анықтау үшін төмендегідей есептеу формуласын аламыз:

,

немесе

, (5.12)