26. Расчет трубопроводов на прочность.

Расчет трубопроводов на температурные удлинения нефтепроводов. Нефтепроводы сваривают и укладывают в траншеи при той или иной температуре окружающей среды. При последующей их эксплуатации под воздействием перекачиваемой нефти или изменения температуры окружающей среды изменяется температура стенок нефтепровода и его длина. Удлинение (укорочение) свободно лежащего нефтепровода можно определить по формуле:

, где - коэффициент линейного расширения метала трубы; - длина нефтепровода, м; - температураметала во время монтажа, С; - температура метала в период расчета, С.

Если расчетный прямой участок нефтепровода не может свободно перемещаться, то в нем развивается температурные напряжения, равные , где Е- модуль упругости материала трубы (для стали Е=0,21МПа).

Если например защемлен, то на опоры будет действовать сила:

, где - площадь поперечного сечения трубы; D- наружный диаметр трубы; d- внутренний диаметр трубы.

Температурные напряжения могут привести к разрушению нефтепроводов или нарушению сварных стыков. Для компенсации удлинений (укорочений) нефтепровода и ликвидации температурных напряжений в трубе на прямых участках ставят компенсаторы различных конструкций. Наружные нефтепроводы, уложенные по кривым и с большим числом углов, самокомпенсируют температурные удлинения и укорочения. Расчет на внутреннее давление. Внутреннее давление, действующее на трубу круглого сечения, вызывает в ней напряжения направленные по касательной к окружности трубы (касательные), по оси трубы (продольные) по радиусу (радиальные). Наибольшими из них являются касательные напряжения, стремящиеся разорвать трубу по ее образующей, при этом имеет значение зависимость между толщиной стенки и наружным диаметром нефтепровода. Следовательно, в расчете труб на внутреннее давление учитывается, при каких соотношениях толщин стенки к диаметру следует применять те или иные формулы. В простейшем расчете (нефтепровод имеет небольшую протяженность и работает с небольшим внутренним давлением) можно с достаточной точностью определить осевое напряжение по упрощенной формуле: , (1)

где р- давление в верхней точке расчетного профиля; - внутренний диаметр трубы; s- толщина стенки трубы.

При определении тангенциальных (касательных) напряжений можно пользоваться формулой Мариотта: ,

(2) Из формул (1) и (2) видим, что внутреннее давление вызывает продольном сечении трубы напряжение, в 2 раза больше, чем в поперечном сечении. Задаваясь допускаемым напряжением на растяжение, можно определить необходимую толщину стенки трубы. Решая формулу относительно s: ,

Эта формула не учитывает коррозию металла, следовательно, к полученной величине прибавляют еще 1мм.

27 Определение радиусов упорного изгиба трубопроводов

AB = S; _изг = E*;

S = R_ч* tg

Допустимая длина пролёта

;

где I – момент инерции сечения трубы g – нагрузка на единицу длины трубы, слагающаяся из сил тяжести трубы, арматуры, изоляции поверхности труб, продукта и др.

28. Реологические свойства нефти.

В отличии от индивидуальных жидкостей вязкостные (точнее реологические) свойства нефти следует рассматривать как свойства коллоидно- дисперсных систем, склонных при определенных условиях к образованию объемных структур с четко выраженной тиксотропией (свойство парафинистых нефтей и агрегативно- устойчив эмульсий обладать свойством самопроизвольного увеличения прочности структуры во времени и восстановления структуры после ее разрешения). Вязкостные характеристики нефтей зависят от нескольких факторов: количественного содержания высокоплавких парафиновых и асфальто-смолистых веществ и их состояние в нефти, наличие растворенного газа и полярных поверхностно- активных компонентов и т.д. Основные факторы, приводящие к резкому изменению реологических свойств нефтей: температура и давление (для разгазированных нефтей), содержание, дисперсный состав агрегативная устойчивость глобул воды для обводненных эмульсионных нефтей. На практике для характеристики вязкостных свойств нефтей обычно пользуются понятием кинематической вязкости. Вязкость товарных нефтей определяется их химическим составом и при нормальных условиях может колебаться от единиц до тысяч Па*с.

Большое влияние на вязкость нефтей оказывают содержание асфальто- смолистых веществ и парафина, структурно- групповой состав и молекулярная масса углеводородов. Нефти с большим содержанием высокоплавких парафинов в высоком диапазоне изменения содержанием асфальто-смолистых веществ, как правило, не образуют структуры и относятся к ньютоновским жидкостям, т.е. не проявляют аномалии вязкости. Нефти с малым содержанием асфальто-смолистых веществ в зависимости от содержания парафина могут образовать структуру в статическом состоянии и проявлять аномалию вязкости. Подобные нефти не могут быть отнесены к ньютоновским жидкостям. Аналогичные явления могут наблюдаться и при повышении обводненности нефти.