Определение толщины стенки трубопроводов

Толщина стенки трубопровода вычисляется для выбранной марки стали трубы по заданному наружному диаметру трубопровода.

Расчетную толщину стенки трубопровода d, см, следует определять по формуле

, (2.5)

При наличии продольных осевых сжимающих напряжений толщину стенки следует определять из условия

, (2.6)

где: n -коэффициент надежности по нагрузке — внутреннему рабочему давлению в трубопроводе (табл. 2.2);

, (2.7)

где: -продольное осевое сжимающее напряжение, МПа, определяемое от расчетных нагрузок и воздействий с учетом упругопластической работы металла труб в зависимости от принятых конструктивных решений.

(2.8)

s_в – временное сопротивление стали на разрыв, МПа (таблица 1.6 -1.9);

m_у – коэффициент условий работы (таблица 2. 3);

k₁ – коэффициент надежности по материалу (таблица 2.4);

k₂ – коэффициент надежности по материалу (таблица 2.5);

k_н – коэффициент надежности по назначению (таблица 2.6).

2. Значения коэффициентов надежности по нагрузке, указанные в скобках, должны приниматься при расчете трубопроводов на продольную устойчивость и устойчивость положения, а также в других случаях, когда уменьшение нагрузки ухудшает условия работы конструкции.

3. Плотность воды следует принимать с учетом засоленности и наличия в ней взвешенных частиц.

Толщину стенки труб следует принимать не менее 1/140 D_н, но не менее 3 мм для труб условным диаметром 200 мм и менее, и не менее 4 мм — для труб условным диаметром свыше 200 мм. При этом толщина стенки должна удовлетворять условию (2.7), чтобы величина давления была бы не менее величины рабочего (нормативного) давления. Увеличение толщины стенки при наличии продольных осевых сжимающих напряжений по сравнению с величиной, полученной по формуле (2.5), должно быть обосновано технико-экономическим расчетом, учитывающим конструктивные решения и температуру транспортируемого продукта.

Полученное расчетное значение толщины стенки трубы округляется до ближайшего большего значения, предусмотренного государственными стандартами или техническими условиями. При этом минусовый допуск на толщину стенки труб не учитывается.Вычисленное значение толщины стенки трубопровода d_о округляется в большую сторону до стандартной величины d из ряда: 2,5; 2,8; 3,0; 3,5; 4,0; 4,5; 5,0; 5,5; 6; 7; 8; 9; 10; 11; 12; 14; 16; 18; 20; 22; 25; 28; 30; 32; 36; 40; 45; 50; 56; 60; 63; 65; 70; 75 мм.

 

 

Таблица 2.2 - Коэффициенты надежности по нагрузке, n

 

Характер нагрузки	Нагрузка и воздействие	Способ прокладки трубопровода	Коэффициент надежности по нагрузке, n
подземный, наземный	надземный
Постоянные	Масса трубопровода и обустройств	+	+	1,10 (0,95)
Воздействие предварительного напряжения трубопровода (упругий изгиб и др.)	+	+	1,00 (0,90)
Давление (вес) грунта	+	-	1,20 (0,80)
Гидростатическое давление воды	+	-	1,00
Временные длительные	Внутреннее давление для газопроводов	+	+	1,10
Внутреннее давление для нефтепроводов и нефтепродуктопроводов диаметром 700—1200 мм с промежуточными НПC без подключения емкостей	+	+	1,15
Внутреннее давление для нефтепроводов диаметром 700—1200 мм без промежуточных или с промежуточными НПС, работающими постоянно только с подключенной емкостью, а также для нефтепроводов и нефтепродуктопроводов диаметром менее 700 мм	+	+	1,10
Масса продукта или воды	+	+	1,00 (0,95)
Температурные воздействия	+	+	1,00
Воздействия неравномерных деформаций грунта, не сопровождающиеся изменением его структуры	+	+	1,50
Кратковременные особые	Снеговая нагрузка	-	+	1,40
Ветровая нагрузка	-	+	1,20
Гололедная нагрузка	-	+	1,30
Нагрузка, вызываемая морозным растрескиванием грунта	+	-	1,20
Нагрузки и воздействия, возникающие при пропуске очистных устройств	+	+	1,20
Нагрузки и воздействия, возникающие при испытании трубопроводов	+	+	1,00
Воздействие селевых потоков и оползней	+	+	1,00
Воздействие деформаций земной поверхности в районах горных выработок и карстовых районах	+	+	1,00
Воздействие деформаций грунта, сопровождающихся изменением его структуры (например, деформация просадочных грунтов при замачивании или вечномерзлых грунтов при оттаивании)	+	+	1,00
Воздействия, вызываемые развитием солифлюкционных и термокарстовых процессов	+	-	1,05

Примечания*: 1. Знак "+" означает, что нагрузки и воздействия учитываются, знак "-" — не учитываются.

 

Таблица 2.3 – Коэффициент условий работы «m»

Категория трубопровода и его участка (табл. 10)	Коэффициент условий работы трубопровода при расчете его на прочность, устойчивость и деформативность, m	Количество монтажных сварных соединений, подлежащих контролю физическими методами, % от общего количества	Величина давления при испытании и продолжительность испытания трубопровода
В	0,60	Принимается по СНиП III-42-80*
I	0,75
II	0,75
III	0,90
IV	0.90

 

Таблица 2.4 − Значение коэффициента надежности по материалу k ₁

Характеристика труб	Значение коэффициента надежности по материалу k 1
Бесшовные из малоуглеродистых сталей	1,10
Прямошовные и спиральношовные сварные из малоуглеродистой стали и низколегированной стали с отношением	1,15
Сварные из высокопрочной стали с отношением	1,20

Таблица 2.5 − Значение коэффициента надежности по материалу k ₂

Характеристика труб	Значение коэффициента надежности по материалу k 2
Бесшовные из малоуглеродистых сталей	1,10
Прямошовные и спиральношовные сварные из малоуглеродистой стали и низколегированной стали с отношением	1,15
Сварные из высокопрочной стали с отношением	1,20

В этой таблице R ₁^н − нормативное сопротивление, равное наименьшему

значению временного сопротивления разрыву материала труб, кгс/см²; R ₂^н − нормативное сопротивление, равное наименьшему значению предела текучести материала труб, кгс/см²;

 

Таблица 2.6 − коэффициент надежности по назначению k_н

Значение коэффициента надежности по назначению трубопровода k н
Условный диаметр трубопровода, мм	для газопроводов в зависимости от внутреннего давления р	для нефтепроводов
р £ 5,4 МПа р £ 55 кгс/см2	5,4 < р £ 7,4 МПа 55 < р £ 75 кгс/см2	7,4 < р £ 9,8 МПа 75 < р £ 100 кгс/см2	и нефтепродуктопроводов
500 и менее	1,00	1,00	1,00	1,00
600-1000	1,00	1,00	1,05	1,00
	1,05	1,05	1,10	1,05
	1,05	1,10	1,15	—

Внутренний диаметртрубопровода определяется по формуле

D = D_н – 2d. (2.9)