К анализу напряженного состояния изгиба трубопровода по высотному положению

УДК 631.432

Саратовский социально-экономический институт Российского

экономического университета имени , Россия, Саратов,

к. т. н., преподаватель

ФГБОУ ВПО« Саратовский государственный аграрный университет

им. , Россия», Саратов,

к. т.н., доцент кафедры «Строительство и теплогазоснабжение»

ФГБОУ ВО «Саратовский государственный технический

университет имени », Россия, Саратов,

к. т.н., доцент кафедры «Транспортное строительство»

К АНАЛИЗУ НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ

ИЗГИБА ТРУБОПРОВОДА ПО ВЫСОТНОМУ ПОЛОЖЕНИЮ

Аннотация. Разрыв трубопровода сопровождается значительными потерями ценного топлива, нарушается энергоснабжение целых районов страны, поэтому обеспечение высокой надежности трубопроводов является одной из основных задач строительства и эксплуатации трубопроводов. Трубопровод любого диаметра и назначения имеет криволинейные участки в горизонтальной и вертикальной плоскостях, что вызывает необходимость обхода различных препятствий, образуемых рельефом местности, и переходов через естественные и искусственные препятствия. Повороты выполняются при помощи упругого изгиба (свободного) или при помощи варки кривых труб. В статье приведен расчет горизонтальных, вертикальных и вогнутых кривых, дано сравнение радиусов кривизны с предельно допустимыми.

Ключевые слова: трубопровод, диаметр, надежность, радиус кривизны.

TO THE ANALYSIS OF THE TENSION

PIPELINE BEND BY HIGH-RISE SITUATION

Kolosova Nina Matveevna

Saratov Socio-Economic Institute of Russian  University of  Economics 

named after G. V. Plekhanov, Russia, Saratov,

Сandidate of Тechnical Sciences, lecturer

Mikheeva Olga Valentinovna

Federal State-Funded Educational Institution of Higher Professional Education

«Saratov State Agrarian University of N. I. Vavilov», Russia, Saratov,

Сandidate of Тechnical Sciences, Associate Professor at the Department

of «Construction and heatgas supply»

Shmagina Elvira Yurievna

Federal State-Funded Educational Institution of Higher Education

«Yuri Gagarin State Technical University of Saratov», Russia, Saratov,

Candidate of Technical Sciences, Associate Professor at the Department

of «Transport Construction»

Annotation.  The rupture of the pipeline is followed by considerable losses of valuable fuel, power supply of the whole regions of the country therefore ensuring high reliability of pipelines is one of the main objectives of construction and operation of pipelines is broken. The pipeline of any diameter and appointment has curvilinear sites in the horizontal and vertical planes that causes the necessity of round of various obstacles, a land relief and transitions through natural and artificial obstacles. Turns are carried out by means of an elastic bend (free) or by means of cooking of curve pipes. Calculation of horizontal, vertical and concave curves, comparison of radiuses of curvature with maximum permissible is given in article.

Keywords: pipeline, diameter, reliability, curvature radius.

Достижения в области создания материально-технической базы в нашей стране неразрывно связаны с развитием нефтяной и газовой промышленности, с созданием разветвлённой системы магистральных газо - и нефтепроводов. Большая часть добываемых нефти и газа транспортируется по трубопроводам.

Газ и нефть – являются пожаро - и взрывоопасными средами. При разрыве трубопроводов нарушается экология почвенного слоя и водоемов, вызывая гибель растительности и животного мира.

Разрыв трубопровода сопровождается значительными потерями ценного топлива, нарушается энергоснабжение целых районов страны, поэтому обеспечение высокой надежности трубопроводов является одной из основных задач строительства и эксплуатации трубопроводов. При эксплуатации трубопроводов можно выделить управляемые параметры, некоторые параметры можно изменить в строго регламентируемых пределах, характеризующих допустимую область практически возможных изменений параметров. Неуправляемые параметры необходимо четко учитывать при строительстве и эксплуатации трубопроводов (гидрометеорологические и гидрогеологические условия). В период эксплуатации могут проявляться случайные изменения параметров. Например, физические свойства грунта,  давление в трубопроводе, температурный перепад, деформации в металле трубы, физико-химические свойства металла.

Изменение значений параметров качества трубопроводов при эксплуатации вызывает закономерное изменение состояния трубопровода, которое характеризуется определенными критериями, поэтому при изменении параметров  необходимо выполнять поверочные расчеты.

Основными параметрами трубопровода, определяющими технические решения по технологии строительства, эксплуатации, являются  – диаметр трубы, рабочее давление, толщина стенок труб, масса 1 кг длины трубы, характеризующие момент инерции сечения, плавучесть трубы, необходимые пригрузки на 1 м длины, прогибы трубы, которые вызывают напряженное состояние. В прямой зависимости от жесткости труб находятся способность трубопровода упруго изгибаться и занимать определенное положение по отношению к профилю дна траншеи.

Трубопровод любого диаметра и назначения имеет криволинейные участки в горизонтальной и вертикальной плоскостях, что вызывает необходимость обхода различных препятствий, образуемых рельефом местности, и переходов через естественные и искусственные препятствия. Повороты выполняются при помощи упругого изгиба (свободного) или при помощи варки кривых труб.

Радиус упругого изгиба вычисляется из условий прочности металла труб (таблица 1):

– в горизонтальной плоскости;                (1)

– в вертикальной плоскости на «выпуклом» рельефе;        (2)

  – напряжение от упругого изгиба,  (3)

где         – наружный диаметр трубопровода;

– рабочее давление в трубе;

– толщина стенки трубы;

– коэффициент линейного расширения металла труб;

– расчетный температурный перепад;

– коэффициент сжимающих (растягивающих) напряжений;

– коэффициент, определяющий категорию трубопровода;

– коэффициент надежности;

– нормативное сопротивление металла труб.

Таблица 1

К расчету нормативного сопротивления металла

, кг/см2	, см	, см	, кг/см2	, см	, 1/°С	, °С				, кг/см2
2,1·106	72	1	900	70	12·10-6	50	0,4	1	105	3300

.

.

.

С учетом податливости грунта минимально допустимый радиус кривизны упруго искривленного участка при кг/cм2 равен:

,                        (4)

где         – коэффициент, учитывающий уменьшение напряжений.

.

За счет изменения длины искривленного участка при его поперечном перемещении

,                                        (5)

где         – коэффициент откоса траншеи; – отношение прогиба трубы к длине кривой.

.

Таким образом, из приведенных расчетов видно, что полученные радиусы меньше минимально допустимого радиуса кривизны. Расчеты показали, что радиусы в горизонтальной и вертикальной плоскостях допустимы.

ЛИТЕРАТУРА

Кязимов и ремонт подземных газопроводов: учебник/ . – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Стройиздат, 1981.-320 с. Надежность работы водосбросных трубопроводов [Электронный ресурс] / , , // Интернет-журнал «Науковедение». – 2014.- №4(23). -14.URL: http://naukovedenie. ru/ PDF/78TVN414.pdf СН 42.13330.2011. Градостроительство. Планировка и застройка городских поселений. – М.: Министерство регионального развития РФ, 2011. – 109 с.