Выбор толщины стенки трубопровода — один из ключевых вопросов проектирования, базирующихся на методах расчета прочности и устойчивости любой конструкции, обеспечивающих, в конечном счете безопасность эксплуатации морского трубопровода.
Анализ нормативных методов расчета морских трубопроводов показывает, что выбор толщины стенки трубы основывается в основном на прочностном расчете. В итоге задача проектирования морского трубопровода будет состоять в уточненном расчете прочности трубы при соблюдении требуемых условий надежности всей конструкции и на всех стадиях строительства.
Методика расчета взята из источника [2].
Отечественные нормы расчета
Специально для проектирования и строительства морских газопроводов разработаны и с 01.12.1998 года введены ведомственные нормы ВН 39-1.9-005-98 «Нормы проектирования и строительства морского газопровода».
Минимальная толщина стенки газопровода под внутренним давление:
; (2.1)
где т коэффициент надежности, m = 1,6;
Дp избыточное давление в трубе (разность между внутренним и наружным давлениями), Па, Дp = 10 МПа;
Dn — номинальный диаметр трубы, м, Dn = 1020 мм;
k — расчетный коэффициент надежности для морского участка, k = 0,72;
уt — минимальный предел текучести материалы трубы (сталь класса Х-65, предел текучести по спецификации API SL), Па, уt = 448 МПа.
Рассчитаем толщину стенки газопровода согласно отечественной норме расчета для морского участка:
.
Рассчитаем толщину стенки газопровода согласно отечественной норме расчета для берегового участка:
k — расчетный коэффициент надежности для берегового участка, k = 0,6;
Таким образом, по отечественному стандарту толщина стенки трубы для морского участка равна 25 мм, а для берегового участка — 30 мм.
Американский стандарт ASME B31.8
Американский национальный стандарт ASME B31.8 «Газотранспортные и распределительные трубопроводные системы» в чистом виде принимает основную расчетную формулу теории тонкостенных оболочек вида (формула Барлоу):
(2.2)
где ус—кольцевые напряжения;
Дp —избыточное давление в трубе (разность между внутренним и наружным давлениями), Па, Дp = 10 МПа;
Dn — номинальный диаметр трубы, м, Dn = 1020 мм;
д — толщина стенки трубы, м.
Согласно американскому стандарту толщина стенки определяется из условия:
(2.3)
где F1—нормативный коэффициент, F1 = 0,72;
kt — коэффициент, учитывающий влияние температуры ,до температуры 121 °С, kt = 1;
уt — минимальный предел текучести материалы трубы (сталь класса Х-65, предел текучести по спецификации API SL), Па, уt = 448 МПа.
Выполним расчет толщины стенки трубы по американскому стандарту:
.
Таким образом, по американскому стандарту толщина стенки трубы равна 16 мм.
Британский стандарт BS 8010, часть 3
Британский стандарт «Трубопроводы» состоит из четырех частей. Первые две части относятся к наземным трубопроводам, оставшиеся — третья и четвертая части — относятся к проектированию, строительству и монтажу морских трубопроводов.
Часть 3 «Трубопроводы морские: проектирование, строительство и монтаж».
Суть механического расчета трубы состоит в расчете растягивающих кольцевых напряжений.
В британском стандарте приводятся две формулы:
· Уже известная формула (2.1) для тонкостенной трубы;
· Для толстостенной трубы применительно к внутренней поверхности кольцевые напряжения рассчитываются по формуле:
(2.4)
где Дp–избыточное давление в трубе (разность между внутренним и наружным давлениями), Па, Дp = 10 МПа;
D0 –внутренний диаметр трубопровода, мм;
Dt – внешний диаметр трубопровода, мм,
(2.5)
где д– толщина стенки трубопровода, мм.
Допустимый уровень кольцевых напряжений равен:
.(2.6)
В нашем случае расчет по британскому стандарту соответствует отечественному стандарту, т.к. труба является тонкостенной.
Норвежский стандарт OS-F101
Норвежский стандарт OS-F101 «Подводные трубопроводные системы» использует следующую формулу для расчета кольцевых растягивающих напряжений, которая определяет напряжения на внутренней поверхности трубы:
Информация по теме:
Общие понятия и исходные положения теории спроса
Понятие спроса. Спрос можно представить в виде шкалы, или кривой, показывающей количество продукта (услуги), которое потребители готовы и в состоянии купить по каждой конкретной цене из ряда возможных в течение определенного периода времени. Нужно отметить, что на рынке авиаперевозок, пассажир поку ...
Водные транспорты
Транспорт - это кровеносная система в сложном организме мирового хозяйства. Он является основой географического разделения труда и помогает преодолевать территориальный разрыв между производством и потребителем товаров и услуг, способствует общению людей. Все пути сообщения, транспортные средства в ...
Простейший карбюратор
Процесс приготовления горючей смеси определенного состава из мелкораспыленного топлива и воздуха, происходящий вне цилиндров двигателя, называют карбюрацией, а прибор, в котором происходит этот процесс, — карбюратором. Принцип работы простейшего карбюратора аналогичен принципу работы пульверизатора ...