Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

книги из ГПНТБ / Таран, Владимир Деомидович. Технология сварки и монтажа магистральных трубопроводов

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

30.10.2023

Размер:

34.11 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 12 / 372 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 > Следующая >>>

б — толщина	стенки в см.’			поперечного
г\|) — угловая	координата данной точки			поперечного
сечения.	сечения	трубы
Прогиб поперечного	сечения	трубы
/ =	sB+ 'V =	0,15	•	(1.15а)

Под действием равномерно распределенной нагрузки (рис. 5) радиальное перемещение точки, расположенной на конце радиуса R под углом г|>:

ОН3

= — 24~7?7 cos 2 tJj c m ,

(1 .1 6 )

Рис. 4. Действие на трубу равных,	Рис. 5.	Действие на трубу	равно
противоположно направленных сил.	мерно	распределенной нагрузки.
где Q — равнодействующая равномерно распределенной			на
грузки в кГ:			(1.17)
Q = 2qR			(1.17)

q — интенсивность равномерно распределенной нагрузки в кГ/см. Перемещение точки, расположенной в верхней части трубы,

при г|э = 0

QR-'_			(I.	18)
24 E I		’

а точки, расположенной на бокоЬой		поверхности, при ф =		90°
QR3			(1.19)
Sr — 24 E I	’

В процессе эксплуатации на трубопровод могут действовать не только сосредоточенные или равномерно распределенные, но и промежуточные, а также более сложные нагрузки. Определим, какие же соотношения существуют между перемещениями при различных условиях нагружения. Для этого предварительно рас-

смотрим соотношения между перемещением любой точки окруж ности трубы и точки, расположенной в верхней части окружности.

При сосредоточенных нагрузках это соотношение

	( + - £ - ) сое ф - s i n i H - J L		(1.20)
sb	_4__ л	’	(1.20)
	я	2

при сплошной равномерно распределенной нагрузке

к' = — = cos2it.

(1.21)

Отношение к: к' для различных углов ip близко к единице или равно ей. Максимальное расхождение между к и к' 10%.

Поэтому для любого промежуточного

авида нагрузки кривую упругих пере мещений можно охарактеризовать простым выражением:

Рис. 6. . Действие на трубу внешних нагрузок Q и внут реннего давления р.

= sBcos 2ip.

(1.22)

Внутреннее давление в трубо проводе стремится превратить попе речное сечение, упруго деформируе мое внешними нагрузками, в круго вое (рис. 0) и уменьшить изгибаю щие моменты, создаваемые эти м и нагрузками.

Полный изгибающий кольцевой мо мент, действующий на трубопровод и вызывающий его деформацию, можно представить как алгебраическую сумму

Ми = Мп -j- Мд,

(I. 23)

где Мн — максимальный кольцевой изгибающий момент от внеш ней равномерно распределенной нагрузки в кГ/см\

Л/д—-кольцевой изгибающий .момент от внутреннего давле ния В У, Г/см.

Момент от внешней равномерно распределенной нагрузки М ш вызывает упругую деформацию трубы, приводящую к уменьше нию вертикального радиуса на величину

_	QR 3	8Л/нД3	А/нДг	(I. 24)
'?в —	24 E I ~	24 E I R ~	ZEI ’	(I. 24)

Внутреннее давление в трубопроводе создает изгибающий момент Мд обратного знака:

Л/д =

p/?sB.

(1.25)

Подставив и уравнение (1.25) значение s„ из (1.24), получим

	М д =	-	рнзм*		(1.26)
			■ми
Используя значения М п и Д/л в выражении (1.23),					определим
полный изгибающий	момент:
М к = М»		(i	-	= М„ £.	(I• 27)
Коэффициент £	учитывает		влияние	внутреннего	давления
на момент, деформирующий			стенки	трубопровода.	Коэффи

циент £ можно представить в виде

если принять во внимание, что произведение EI значительно больше .

ТЕРМИЧЕСКИЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ

При изменении температуры грунта или перекачиваемого про дукта в трубопроводе возникают продольные усилия.

Термические воздействия грунта зависят от амплитуды его годовых температурных изменений, термофизнческих свойств и глубины заложения трубопровода. При укладке трубопровода по всей его длине на одну и ту же глубину и мало меняющихся свой ствах грунта температурные воздействия одинаковы на значитель ном протяжении.

Температурное влияние продукта носит иной характер. На пример, если в зимнее время из резервуаров подается бензин, охладившийся до —30°, то стенки трубопровода в головной части имеют почти такую же температуру. Однако но мере удаления от станции температура продукта повышается и температурные воз действия на трубопровод уменьшаются. Следовательно, термиче ские усилия неодинаковы по всей длине трубопровода; на не котором расстоянии от станции их влияние мало ощущается или вообще прекращается.

При изменении температуры стенок от 0УК (при которой! трубы укладывали в траншею и засыпали в ней) до рабочей температуры

0Р длина	трубопровода 1п под действием термических сил изме
нится на	величину
	М = /„ — /„[1 + а(6ук — Gp)],	(1.29)

где а — коэффициент линейного расширения стали, равный при изменении температуры на 1° 1,2 X 10-5 первоначальной длины.

Относительное изменение длины трубопровода

i - *0 - а (0ук — 6Р).

(1.30)

Трубопровод, заглубленный в грунт вдали от концевых участков пли колодцев, не может перемещаться под действием термических усилий, и в его стенках возникают упругие напряже ния а в продольном направлении.

По закону Гука

о = iE = а Е (0Ук — Ор).

(1.31)

Для трубопровода, не засыпанного грунтом, 0ук — темпера тура воздуха, при которой сваривали замыкающий стык.

Продольные напряжения в трубопроводе могут возникать не только от термического воздействия, но и от других причин, на пример от холодного изгиба в пределах упругих деформаций, происходящего в процессе строительства.

Напряжения от продольного изгиба

(1.32)

где D — диаметр трубопровода в см\

о — минимально допустимый радиус холодного изгиба трубы в см.

Фактически напряжения о немного меньше расчетных, так как при изгибе трубы сплющивается ее поперечное сечение (см. гл. XV — «Упругий изгиб трубопровода»).

Глава I I

ТРУБЫ И МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ НИХ

Магистральные трубопроводы сооружают из отдельных труб, изготовленных на заводах^Помимо стальных, в последнее время начинают применять алюминиевые и чугунные трубы, а также трубы из неметаллических материалов, главным образом высоко прочных пластмасс, армированных стекловолокном.

[Стальные трубы для магистральных трубопроводов по способу изготовления можно разделить на два типа: 1) бесшовные горя чекатаные и 2) сварные с продольным или спиральным швом. Данные о трубах обоих типов приведены в табл. 1.

Тип н размеры труб

	Тип	Диаметр,
	Тип	мм
		мм
	Бесшовные горячекатаны е................	25—800

Сварные:

спродольным швом, выполнен ным автоматической сваркой

под ф л ю с о м .................................

426—1620

Таблица 1

Длина, м Стандарт

4—12,5 ГОСТ 8732-58

гр. А

ГОСТ 4015-58

10—24

гр. В

с продольным швом, выполнен				5—	24
с продольным швом, выполнен
ным	электроконтактной свар
кой	. . . .....................................		200—800	6—	12
с продольным швом, выполнен
ным	индукционной	сваркой	__*	_*	_*
токами высокой частоты . . .			__*	_*	_*
со спиральным швом, выполнен
ным	автоматической	сваркой
под ф л ю с о м .................................			426—720	8 -1 8	ГОСТ 8696-58

* Данные не приведены, так как трубы только осваиваются производством.

БЕСШОВНЫЕ ТРУБЫ

Бесшовные трубы изготовляют из стальной болванки (обжатого стального слитка). Механические свойства таких труб по всему поперечному сечению одинаковы. В этом основное преимущество бесшовных труб перед сварными.

После прокатки концы труб обрезают на труборезных станках, придавая кромке форму, предусмотренную стандартом, техниче скими условиями плн условиями заказа.

Очень трудно придать трубе но всей ее длине одинаковую, строго цилиндрическую форму. Для сборки н сварки во многих случаях бывает достаточно, если труба имеет правильную форму н точные размеры лишь на концах длиной 300—500 мм. При окон чательной заводской отделке концы труб на такой длине часто калибруют, что уменьшает предельные отклонения н дает возмож ность применять различные сборочные приспособления ц исполь зовать механизированные методы сварки.

Допускаемые ГОСТ 8732-58 отклонения размеров и веса бес шовных труб приведены в табл. 2.

Таблица 2

Допускаемые отклонения размеров п веса бесшовных горячекатапых труб (ГОСТ 8732-58)

Допускаемые отклонения

Параметры

Наружный диаметр, мм:

50 -219 .............................................

свыше 2 1 9 .........................................

Толщина стенки, лш:

не выше		1 5 .....................................
более	15	.............................................разиостенносгь . . .
Овальность и
Длина, м:		:
до 6 .....................	6
свыше		.............................................

Кривизна на 1 м участка любой

длины при толщине стенки, иш:

ДО 2 0 .................................................

20—30 .............................................

свыше 30 .........................................

Вес:

одна труба .....................................

партия труб общим весом не

менее 10 т .................................

при обычной	при повышенной
точности	точности
изготовления	изготовления
± 1 %	±0,8%
± 1,25%	± 1 %
( +12,5%	±10%
1 -1 5 %	± 8 %
±12,5%	± 8 %

Должны быть такими, чтобы не превышались допускаемые отклонения по диаметру и толщине стенки

±1 0 .н.н

±1 5 мм

Не более 1,5 мм

» » 2 мм

»» 4 мм

±10%

± 7,5%

Наиболее распространенные теоретический	вес и размеры
этих труб даны в табл. 3.
Теоретический вес G 1 м трубы вычислен по формуле
G = 0,024666(D„ — 6) кг/м,	(II. 1)
где Dн — наружный диаметр трубы в мм\
Ь— толщина стенки в мм.

																Таблица 3
		Размеры н теоретический вес					стальных бесшовных горячекатаных труб
						(ГОСТ 8732-58)
							Толщина		степки, мм
мм		4,5	5	5,5	6	7	8	9	9,5	10	И	12		14	16	18
мм
								вес 1 м, кг
102	9,67	10,82	11,96	13,09	14,21	16,40	18,55	20,64	21,67	22,69	24,69	26,63		30,38	33,93	37,29	40,44
108	10,26	11,49	12,70	13,90	15,09	17,44	19,73	21,97	23,08	24,17	26,31	28,41		32,45	36,30	39,95	43,40
114	10,85	12,15	13,44	14,72	15,98	18,47	20,91	23,31	24,48	25,65	27,94	30,19		34,53	38,67	42,62	46,36
121	11,54	12,93	14,30	15,67	17,02	19,68	22,29	24,86	26,12	27,37	29,84	32,26		36,94	41,43	45,72	59,82
127	12,13	13,59	15,04	16,48	17,90	20,72	23,4S	26,19	27,53	28,85	31,47	34,03		39,01	43,80	48,39	42,78
138	12,73	14,26	15,78	17,29	17,70	21,75	24,66	27,52	28,93	30,33	33,16	35,81		41,00	46,17	51,65	55,73
140	—	15,04	16,65	18,24	19,83	22,96	26,04	29,08	30,57	32,06	34,99	37,88		43,50	48,93	54,16	59,19
146	—	15,70	17,39	19,06	20,72	24,00	27,23	30,41	31,98	33,54	36,62	.39,66		45,57	51,30	56,82	62,15
152	—	16,37	18,13	19,87	21,60	25,03	28,41	31,74	33,39	35,02	38,25	41,43		47,65	53,66	59,48	65,11
159	—	17,15	18,99	20,82	22,64	26,24	29,79	33,29	35,03	36,75	40,15	43,50		50,06	56,43	62,59	68,56
168	—	—	20,10	22,04	23,97	27,79	31,57	35,29	37,13	38,97	42,59	46,17		53,17	59,98	66,59	73,00
180	—	—	21,59	23,70	25,75	29,87	33,93	37,95	39,95	41,92	45,85	49,72		57,31	64,71	71,91	78,92
194	—	—	23,31	25,60	27,82	32,28	36,70	41,06	43,23	45,38	49.64	53,86		62,15	70,24	78,13	85,28
203	—	—	—	—	29,14	33,83	38,47	43,05	45,33'	47,59	52,08	56,52		65,94	73,78	82,12	90,26
219	—	—	—	—	31,52	36,60	41,63	46,61	49,08	51,54	56,43	61,26		70,78	80,10	89.23	98,15
245	—	—	___	—	___	41,09	46,76	52,38	55,17	57,95	63,48	68,95		79.76	90,36	100,77	110,98
273	—	—	___	___	___	45,92	52.28	58,60	61,73	64,86	71,07	77,24		89,42	101,41	113,20	124,79
299	—	—	—	—	___	___	57,41	64,37	67,83	71,27	78,13	84,93		98,40	111,67	124,74	137,61
325	—	___	___	—	___	___	62,54	70,14	73,92	77,68	85,18	92,63		107,38	121,93	136,28	150,44
351	—	—	___	___	___	___	67,67	75,91	80,01	84,10	92,23	100,32		116,35	132,19	147,82	163,26
377	—	___	___	___	___	___	—	81,68	86,10	90,51	99,29	108.02		125,33	142,44	159,36	176,08
402	___	___	___	___	___	___	___	87,21	91,95	96,67	106,06	115,41		133,94	152,30	170,45	188,40
426	—	___	___	___	___	___	___	92,55	97,57	102,59	112,58	122,52		142,25	161,78	181,11	200,25
450	“	—	—	—	—	—	—		—	—	—	—	.	-----	171,24	191,76	212,08
													.	-----

Постоянный коэффициент взят в предположении, что удель ный вес трубной стали -у =7,85.

Трубы заказывают по наружному диаметру и толщине стенки. В случае необходимости, вызываемой условиями работы трубо провода, можно заказывать трубы по внутреннему диаметру и толщине стенки, а также по внутреннему и наружному диаметрам и разностенности.

СВАРНЫЕ ТРУБЫ

Сооружаемые в последние годы магистральные газопроводы, нефтепроводы и продуктопроводы имеют диаметр 529—1020 мм. В недалеком будущем начнется строительство трубопроводов еще больших диаметров. Для таких магистралей применяют сварные трубы1.

Налажено массовое производство сварных труб диаметром 529, 720 и 820 мм на Ждановском, Харцызском, Челябинском и дру гих заводах.

При изготовлении сварных труб используют разные методы сварки (см. табл. 1).

Втабл. 4 и 5 приведены размеры и теоретический вес труб

спродольным и со спиральным швом, сваренных автоматической сваркой под флюсом.

Втабл. 6 указаны допускаемые отклонения по диаметру для труб с продольным швом.

Концы сварных труб больших диаметров калибруют на участке длиной 200 мм. В табл. 7 приведены допускаемые отклонения калиброванных концов по наружному диаметру.

Овальность концов, т. е. разность между наибольшим и наи меньшим наружными диаметрами, не должна превышать допу сков, указанных в табл. 7.

Отклонения размеров труб вызываются технологией их из готовления. Кроме того, форма сечения тонкостенных сварных труб больших диаметров изменяется в результате сплющивания под действием собственного веса.

На рис. 7 показаны типичные случаи отклонения размеров: а —диаметра при неизменной толщине стенки (бывает также у бес шовных труб); б — толщины стенки при номинальном наружном диаметре (возможно и у. бесшовных труб). На рис. 7, в дана схема образования овальности, на рис. 7, з — схема разно стенности, т. е. неравномерной толщины стенки по периметру кольца (бывает также у бесшовных труб).

Разница между наибольшими и наименьшими диаметрами Нмако—-Ошш в одном сечении, учитывая сплющивание трубы от ее

1 В некоторых случаях (в практике Чехословацкой Республики и США) для магистральных трубопроводов используют бесшовные трубы диаметром 500 — 600 мм, изготовленные путем специальной расширительной прокатки.

Таблица 4

	т N5	Размеры и теоретический вес сварных труб с продольным швом
I	т N5	(ГОСТ 4015-58)
I	со

п ‘

С ' ?

. 01 Ж,- *

ofh I S v >

N 3

к Л ^

1								Толщина		стенки,	мм
"	_							Толщина		стенки,	мм
"	_	Номиналь
м	Диаметр	ный на
	условного	ный на									И
	условного	ружный	4	4,5	5	6	7	8	9	10		12	(13)	14	(15)	16
	прохода,	ружный	4	4,5	5	6	7	8	9	10		12	(13)	14	(15)	16
	прохода,	диаметр,
	мм	диаметр,
	мм	мм
		мм
									вес 1 м, кг
	400	426	41,63	46,78	51,91	62,15	72,33	82,47	92,56	102,6	112,6	122,5	—	—	—	—
	450	478	46,76	52,55	58,33	69,84	81,31	92,73	104,1	115,4	126,7	137,9	—	—	—	—
	500	529	51,79	58,21	64,61	77,39	90,11	102,90	115,4	128,0	140,5	153,0	—	—	—	—
	600	630	61,75	69,42	77,07	92.33	107,50	122,70	137,8	152,9	167,9	182,9	—	—	—	—
	700	720	—	—	88,17	105,70	123,10	140,50	157,8	175,1	192,3	209,5	—	~	—	—
	800	820	_	_	100,50 120,50 140,30 160,20 180,0					199.8	219,5	239,1	258,7	278,3	297,8]	317,3
	900	920	—	—	112,80	135,20	157,60 179,90		202,2	224,4	246,6	268,7	290,8	312,8	334,8	356,7
	1000	1020	_	—	125,20	150,00	174,90	199,70	224,4	249,1	273,7	298.3	322,8	347,3	371,8	396,2
	1100	1120	—	—	—	164,80	192,10	219,40	246,6	273,7	300,8	327,9	354,9	381,9	408,8	435,6
	1200	1220	_	—	—	179,60	209,40	239.10	268,8	298,4	328,0	357,5	387,0	416,4	445,8	475,1
	(1300)	1320	—	—	—	194,40	226,70	258,90	291,0	323,0	355,1	387,1	419,0	450,9	482,8	514,5
	1400	1420	—	■ —	—	209,20 243,90		278,60	313,2	347,7	382,2	416,7	451,1	485,4	519,7	554,0
	(1500) ■	1520	_	—	_	—	—	—	—	372,4	409,4	446,3	483,1	520,0	556,7	593,5
	1G00	1620								397,1	436,5	475,9	515,2	554,5	593,7	632,9

“

П р и м е ч а н и я . 1. Трубы, размеры которых	расположены ниже жирной линии, еще не поставляются.
2. Трубы, размеры которых указаны в скобках,	применить не рекомендуется.

Таблица 5

Размеры и теоретический вес сварных труб со спиральным швом (ГОСТ 8690-58)

Диаметр	Номинальный			Толщина стенки,		ММ
условного	наружный	4	5	6	7	8	9	10
прохода,	диаметр,	4	5	6	7	8	9	10
мм	мм				вес 1 м, кг
					вес 1 м, кг
400	426	41,63	51,91	62,15	72,33	82,47	—	—
450	478	46,76	58,33	69,84	81,31	92,73	—	—
500	529	—	64,61	77,39	90,11	102,90	115,4	—
600	630	—	—	92,33	107,50	122,70	137,8	152,9
700	720	—	—	105,70	123,10	140,50	157,8	175,1

Таблица 6

Допускаемые отклонения от номинального наружного диаметра для сварных труб с продольным швом (ГОСТ 4015-58)

Диаметр условного прохода,															1600
мм .........................................		400	450	500	600	700	800	900	1000	1100	1200	1300	1400	1500	1600
Наружный диаметр (номи												1320	1420	1520	1620
нальный),	м м .....................	426	478	529	630	720	820	920	1020	1120	1220	1320	1420	1520	1620
Допускаемое	отклонение по	. ±4,5									±9,0	±9,0	±9,5	± 1 0	± 1 0
наружному диаметру, мм		. ±4,5	±5,0	±5,5	±6,5	±6,5	±7,0	±7,5	±8,5	±9,0	±9,0	±9,0	±9,5	± 1 0	± 1 0

<<< < Предыдущая 12 / 372 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 > Следующая >>>

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ