Для сооружения магистральных трубопроводов применяют стальные бесшовные горячекатаные трубы из углеродистых и легированных сталей, а также электросварные прямошовные или спирально-шовные сварные трубы из низколегированных сталей с более высокими механическими свойствами по сравнению с углеродистыми сталями, что позволяет уменьшить толщину стенок.
Примем для сооружения нефтепровода (табл. 3.4) трубы из низколегированной стали ВТЗ, изготавливаемые по ТУ 1104-138100-357-02-96 марки 17Г1СУ (временное сопротивление на разрыв стали МПа, коэффициент надёжности по материалу k1 = 1,34).
Расчетную толщину стенки трубопровода определяют по формуле:
, (11)
где – рабочее давление, МПа;
– наружный диаметр трубы, мм;
– коэффициент надежности по нагрузке: = 1,15 для нефтепроводов, работающих по схеме перекачки «из насоса в насос»; = 1,1 – во всех остальных случаях;
– расчетное сопротивление металла трубы и сварных соединений, МПа.
Находим расчетное сопротивление металла:
, (12)
где – нормативное сопротивление растяжению (сжатию) металла труб и сварных соединений, определяемое из условия работы на разрыв, равное минимальному пределу прочности ;
– коэффициент условий работы трубопровода ( =0,99 для трубопроводов III и IV категорий, =0,825 для трубопроводов I и II категорий и =0,66 для трубопроводов категории В);
– коэффициент надежности по материалу;
– коэффициент надежности по назначению трубопровода, зависящий от его диаметра (для ≤1000мм = 1,1, для = 1200мм = 1,155).
МПа. 273,214
Расчётное значение толщины стенки трубопровода по формуле:
мм.
3.4 – Характеристики труб для нефтепроводов и нефтебаз
Полученное значение округляем в большую сторону до стандартного значения и принимаем толщину стенки равной мм;
Внутренний диаметр нефтепровода по формуле:
, (13)
Проверка толщины стенки трубы нефтепровода
Абсолютные значения максимального положительного и максимального отрицательного температурных перепадов определяются по формулам:
, (14)
, (15)
где – коэффициент линейного расширения металла трубы, =12·10-6 град-1;
– модуль упругости металла (сталь), =2,06·105 МПа;
– коэффициент Пуассона, =0,3.
град;
град.
К дальнейшему расчету принимаем большую из величин =77 град.
Находим величину продольных осевых сжимающих напряжений по формуле:
, (16)
, МПа.
Знак «минус» указывает на наличие осевых сжимающих напряжений. Поэтому необходимо вычислить коэффициент , учитывающий двухосное напряженное состояние металла по формуле:
, (17)
Уточним толщину стенки нефтепровода по следующей формуле:
, (18)
мм.
Таким образом, ранее принятая толщина стенки равная =10 мм может быть принята как окончательный результат.