Расчет толщины стенки трубопровода

К расчёту приняты стальные электросварные нефтегазопроводные трубы, выполненные сваркой ТВЧ, повышенной эксплуатационной надежности по ТУ 14-3-10973 Ø1020х14 из стали 17Г1С класса прочности К52 производства «НМЗ» ( «Новомосковский металлургический завод»)

Расчетную толщину стенки δ, мм определяем по формуле:

формула (1)

С учетом продольных осевых сжимающих напряжений:

формула (2)

где п – коэфф. надежности по нагрузке, принимаем равным 1,1;

Р - рабочее давление, по заданию равно 7,0 МПа;

D - наружный диаметр, мм,;

R₁ - расчетное сопротивление растяжению, МПа, определяется по формуле:

формула (3)

где т -коэффициент условий работы газопровода, принимаем равным 0,75;

К₁-коэффициент надежности по материалу, принимаем равным 1,4;

К_н - коэффициент надежности по назначению трубопровода, принимаем равным 1;

нормативное сопротивление растяжению, МПа, принимаем равным 520;

коэффициент, учитывающий двухосное напряженное состояние труб, определяется по формуле:

формула (4)

Данный коэффициент должен удовлетворять следующим условиям:

формула (5)

где σ_npN - продольное осевое сжимающее напряжение, МПа, определяемое по формуле:

σ_npN=    формула (6)

где коэффициент линейного расширения металла трубы, град^-1, принимаем равным 0,000021;

Е - модуль Юнга, МПа, принимаем равным 206000;

∆t - расчетный температурный перепад, °С, для подземной прокладки перепад температур принимаем равным 20⁰С;

коэффициент Пуассона (в стадии упругой работы металла), принимаем равным 0,3;

d - внутренний диаметр трубы, мм.

Расчетное сопротивление растяжению, согласно формулы (3), определяется: R₁=520278,57

Определим толщину стенки трубы по формуле (1):

δ = 1.1*7*1,02/(2(278.57+1.1*7)) = 0.013 м

Принимаем ближайший размер толщины стенки в соответствии [7] предварительно δ = 14 мм.

Определяем кольцевые напряжения от расчетного внутреннего давления: σ_кц = 1.1*7*(102-1.6)/(2*1,4) = 276,1 МПа

Проверяем наличие продольных осевых сжимающих напряжений по формуле (6):

σ_прN = -21*10^-6 *2.1*10⁵ *20+0.3*1.1*7*1,02/0.028=-88.20+40,1=-48,1 МПа

Поскольку существуют продольные сжимающие напряжения, находим значение коэффициента по формуле (4):

Пересчитаем значение толщины стенки по формуле (2):

δ = 1.1*7*1,02/(2(0.89*278.57+1.1*7)) = 0.014 м

Таким образом, ранее принятая толщина стенки равная 14 мм принимается как окончательный результат.

Принятая толщина стенки удовлетворяет условиям D_H/140=3.78 мм и более 4 мм. В таблице 1 приведены результаты расчёта толщины стенки.

Таблица 1.

Исходные данные и результат расчета толщины стенки газопровода.

- Курсовые работы на заказ