Расчет стенки трубопровода при избыточном внутреннем давлении

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:

Ремонт аккумуляторной батареи
Сульфатацию пластин устраняют проведением одного или нескольких циклов "заряд − разряд". Для этого аккумуляторную батарею необходимо полностью зарядить и довести плотность электролита в ней до нормальной величины (1.285 г/см³), путем добавления электролита плотностью 1.4 г/см&s ...

Составление схем движения подвижного состава
Для грузоотправителя, находящегося в вершине 3 ДВ, составляются два кольцевых развозочных маршрута обслуживания клиентов, находящихся в вершинах 1ДВ, 2ДВ, 4ДВ, 5ДВ, 7ДВ, 79 по кратчайшим путям между звеньями транспортной сети. Объем поставок груза составляется по вершинам от фактической грузоподъем ...

Отработка первоначальных навыков управления автомобилем
Цель занятия. Выработать у кандидатов в водители умения трогаться с места, осуществлять переключение передач, останавливаться. Сформировать у будущих водителей приемы управления рулевым колесом автомобиля, адекватные конкретным условиям движения. Привить необходимость правильного использования стоя ...