3. Проверка прочности трубопровода в продольном направлении и проверка по деформации

Определяем значение кольцевых напряжений σ_КЦ:

Находим коэффициент ψ₂, учитывающий двуосное напряженное состояние металла трубы:

Проверяем прочность трубопровода в продольном направлении по условию:

Условие выполняется.

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

Проверим условие:

где - предел текучести для остаточной деформации

Условие выполняется.

Коэффициент :

Также минимально допустимый радиус упругого изгиба подземных и надземных трубопроводов определяют из условий прочности поперечных сварных швов и упругой работы металла труб. Минимальный радиус изгиба трубопровода равен диаметру трубопровода.

где – коэффициент, равный 0,3.

1020 > 574,58 ,следовательно, на данном этапе расчет верен.

Определяем значение продольных напряжений :

Расчет для положительного температурного перепада:

Расчет для отрицательного температурного перепада:

Делаем проверку условия дважды:

Проверим условие для положительного температурного перепада:

Условие выполнено.

Проверим условие для отрицательного температурного перепада:

Условие выполнено.

Таким образом, окончательно с учетом всех проверок принимаем трубу D_Н × δ = 1020×12 мм.

4. Проверка общей устойчивости подземного трубопровода в продольном направлении прямолинейных и упругоизогнутых участков подземного нефтепровода третьей категории.

Дополнительные данные:

h₀ = 1 м (высота слоя засыпки) грунт – песок; γ_гр = 16 кН/м³; φ_гр = 38 ̊ (угол внутреннего трения грунта); c_гр = 1 кПа; k₀ = 2 МН/м³; γ_м = 78,5 кН/м³; изоляционное покрытие «Поликен 980-25», однослойное, ρ_и.п = 1046 кг/м³; δ_и.п = 0,635 мм; обертка «Поликен 955-25», однослойная, ρ_об = 1028 кг/м³; δ_об = 0,635 мм; k_из = 1,09; n_с.в = 0,95.

Найдем площадь поперечного сечения металла трубы:

Эквивалентное продольное усилие находим по формуле:

Осевой момент инерции поперечного сечения трубы:

Нагрузка от собственного веса трубопровода:

- нормативная:

- расчетная:

Нагрузка от веса изоляционного покрытия:

- нормативная:

- расчетная:

Нагрузка от веса транспортируемого продукта:

- нормативная:

- расчетная:

Нагрузка от собственного веса заизолированного трубопровода с перекачиваемым продуктом по формуле:

Среднее удельное давление грунта на трубопровод по формуле:

гду – коэффициент надёжности по нагрузке от веса грунта, =0,8

Предельные касательные напряжения вычислим по формуле:

Сопротивление грунта продольным перемещениям трубопровода:

Сопротивление вертикальным перемещениям по формуле:

Критическое усилие для прямолинейного участка трубопровода в случае жесткопластичной связи его с грунтом по формуле:

Проверяем выполнение условия:

Т.е. условие выполняется, следовательно, устойчивость трубопровода при заданных параметрах обеспечивается.

Для оценки устойчивости упругоизогнутого участка трубопровода определим параметры θ и z по формулам:

Затем используя номограмму, найдем β =19.

Найдем критическое усилие по формуле:

Проверяем выполнение условия:

Т.е. условие выполняется.

Найдем еще раз критическое усилие по следующей формуле:

Проверяем выполнение условия еще раз:

Условие устойчивости не выполняется.

Для того, чтобы обеспечить устойчивость трубопровода, следует либо увеличить (например, увеличив глубину заложения трубопровода), либо принять больший радиус упругого изгиба. Примем ρ = 1200 мм (Что допустимо согласно СНиП 2.05.06-85*) . Тогда:

Условие устойчивости:

Условие устойчивости выполняется.