2. Определение напряжений в трубопроводе.

Трубопровод, уложенный в грунт, находится под воздействием внешних сил. Эти силы вызывают сложные напряжения в теле трубы и стыковых соединениях.

В результате действия внутреннего давления в теле трубы возникают следующие главные нормальные напряжения; продольные, кольцевое, радиальное. (см. рис. 1).

1. Определяется радиальное напряжение, обусловленное внутренним давлением, равное ему по величине и противоположное по направлению

Рис.1. Напряжение в теле трубы

2. Определяется по формуле Мариотта кольцевое напряжение, возникающее в трубе под действием внутреннего и внешнего давлений.

Где d – внутренний диаметр трубы, м

= 240,0

3. Определяется продольное напряжение, возникающее от внутреннего давления

где μ – коэффициент Пуассона (коэффициент поперечного сужения при продольном растяжении). Для стали μ = 0,3

= 72,0 МПа

4. Определяется по формуле Гука продольное напряжение, возникающее вследствие изменения температуры трубопровода

Где α – коэффициент линейного расширения металла, град^-1. Для стали α = 000012 град^-1 =

E – модуль упругости стали при растяжении, сжатии и изгибе трубы (модуль Юнга), МПа.

T₁ – наименьшая температура грунта на глубине укладки трубы, К;

T₁ = +279 К.

T₂ – температура воздуха во время укладки трубопровода в траншею, К;

T₂ = +288 К.

5. Определяются продольные напряжения, появляющиеся в трубе при ее холодном упругом изгибе, который является следствием неровностей рельефа

Где ρ_и - радиус изгиба трубы, м. В соответствии со СНиП III – 42-80^* радиус изгиба трубы равен не менее 1000 D_y – условный диаметр трубопровода. У проектируемого газопровода ρ_и = 1000 м.

3. Проверка прочности трубопровода при эксплуатации

При эксплуатации трубопровода совместное действие внутреннего давления и изгибающих условий может вызвать гораздо большие суммарные напряжения в продольном направлении трубы, чем в момент испытаний. Уязвимым местом трубопровода в этом случае могут оказаться поперечные сварные швы. Прочность поперечных сварных швов в наиболее тяжелый период эксплуатации проверяют из условия, что суммарная продольная нагрузка должна быть меньше расчетного сопротивления трубы (так называемой несущей способности трубы).

Где n_p, n_t, n_pи – коэффициенты перегрузки, которые при учете совместного действия могут быть приняты равными единице.

Тогда

Вывод:

Прочность трубопровода при эксплуатации обеспечена.

Таблица вариантов

Вариант	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Диаметр трубопровода D, м	0,377	0,82	0,53	1,02	0,63	0,72	0,72	0,53	0,426	0,63
p, МПа	5,5	7,6	5,8	5,6	5,2	5,6	6,0	5,6	5,5	7,6
t1	5	6	4,5	6	2	3	4	5	3,5	6
t2	12	15	13	17	9	11	14	16	14	15,5
pи, м	480	1100	500	590	580	700	600	710	690	750
Категория участка	I	II	III	IV	I	II	III	IV	I	II

Вариант	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20
Диаметр трубопровода D, м	1,02	0,426	0,63	1,22	1,22	1,42	0,53	1,22	0,426	0,325
p, МПа	5,8	5,6	5,0	7,6	5,4	7,6	5,2	7,6	5,4	5,6
t1	5	3	4	6	4	3	3,8	4,2	6	5
t2	13	12	15	17	16	10	11	11,5	17	16
pи, м	700	770	750	900	770	1000	800	990	790	930
Категория участка	III	IV	I	II	III	IV	I	II	III	IV

Вариант	21	22	23	24	25	26	27	28	29	30
Диаметр трубопровода D, м	0,82	0,377	1,22	0,72	0,377	1,22	0,63	0,82	1,22	1,42
p, МПа	5,5	7,6	5,2	7,6	5,4	5,6	4,8	5,6	5,0	7,6
t1	7	6	4	4	5	5	3	6	3	5
t2	18	15	13	14	16	17	10	15	11	16
t2	840	950	860	1150	900	1120	950	1300	990	1350
Категория участка	I	II	III	IV	I	II	III	IV	I	II