Расчет прочности трубопровода

Расчетное сопротивление стали растяжению R₁ определяется по формуле:

, (1)

где — временное сопротивление разрыву, принимаемое по таблице 7 СНиП 2.05.06-85* Магистральные трубопроводы равным, ;

m — коэффициент условий работы трубопровода, принимаемый равным m = 0,90 для трубопроводов III категории по таблице 1 СНиП 2.05.06-85* Магистральные трубопроводы;

k₁ — коэффициент надежности по материалу, принимаемый равным k₁ = 1,4 для труб, изготовленных из нормализованной, термически упрочненной стали по таблице 9 СНиП 2.05.06-85* Магистральные трубопроводы;

k_н — коэффициент надежности по назначению трубопровода, принимаемый равным k_н = 1 при наружном диаметре трубопровода 1020 мм и внутреннем давлении р = 7 МПа по таблице 11 СНиП 2.05.06-85* Магистральные трубопроводы.

.

Расчетная толщина стенки трубопровода d определяется по формуле:

, (2)

где n — коэффициент надежности по нагрузке — внутреннему рабочему давлению в газопроводе, принимаемый равным n = 1,1 по таблице 13 СНиП 2.05.06-85* Магистральные трубопроводы;

р — рабочее (нормативное) давление, равное р = 7 МПа;

D _н— наружный диаметр трубы, равный D_н = 1220 мм;

R ₁ — расчетное сопротивление растяжению.

.

В соответствии с [1] принимаем d = 14 мм.

Проверку на прочность подземных трубопроводов в продольном направлении следует производить из условия:

, (3)

где s_пр.N — продольное осевое напряжение от расчетных нагрузок и воздействий;

y₂ — коэффициент, учитывающий двухосное напряженное состояние металла труб;

R₁ — расчетное сопротивление растяжению.

Продольные осевые напряжения s_пр.N определяются по формуле:

, (4)

где — коэффициент линейного расширения металла трубы, равный ;

Е — переменный параметр упругости (модуль Юнга);

Dt — расчетный температурный перепад, принимаемый Dt = 50 ºС;

m — переменный коэффициент поперечной деформации стали (коэффициент Пуассона);

n — коэффициент надежности по нагрузке;

р — рабочее (нормативное) давление;

D_вн — внутренний диаметр трубы;

d —толщина стенки трубы.

Внутренний диаметр трубы D_вн определяется по формуле:

, (5)

где D _н— наружный диаметр трубы;

d —толщина стенки трубы.

.

Переменный параметр упругости Е (модуль Юнга) определяется по формуле:

, (6)

где s_i — интенсивность напряжений;

e_i — интенсивность деформаций;

m₀ — коэффициент поперечной деформации в упругой области, равный m₀ = 0,3;

E₀ — модуль упругости, равный E₀ = 2,05×10⁵ МПа.

Переменный коэффициент поперечной деформации стали m (коэффициент Пуассона) определяется по формуле:

, (7)

где s_i — интенсивность напряжений;

e_i — интенсивность деформаций;

m₀ — коэффициент поперечной деформации в упругой области;

E₀ — модуль упругости.

Интенсивность напряжений s_i определяется по формуле:

, (8)

где s_кц — кольцевые напряжения от расчетного внутреннего давления;

m₀ — коэффициент поперечной деформации в упругой области.

Кольцевые напряжения от расчетного внутреннего давления s_кц определяются по формуле:

, (9)

где n — коэффициент надежности по нагрузке;

р — рабочее (нормативное) давление;

D_вн — внутренний диаметр трубы;

d —толщина стенки трубы.

.

Нитенсивность напряжений s_i равна:

.

Интенсивность деформаций e_i определяется по формуле:

, (10)

где s_i — интенсивность напряжений;

m₀ — коэффициент поперечной деформации в упругой области;

E₀ — модуль упругости.

.

Переменный параметр упругости Е равен:

.

Переменный коэффициент поперечной деформации стали m равен:

.

Продольные осевые напряжения s_пр.N равны:

.

(11)

.

Условие прочности выполняется.