Проектирование строительства газопровода-отвода

требований «Инструкции по применению стальных труб в газовой и нефтяной промышленности», 2001 г.;

требований раздела 8 СНиП 2.05.06-85*  «Магистральные трубопроводы».

Линейная часть газопровода-отвода сооружается из электросварных прямошовных труб с характеристиками, обеспечивающими требования нормативных документов для районов.

Для сооружения газопровода-отвода принимаем электросварные прямошовные трубы диаметром 720 мм –К60 ТУ 14-3Р-1471-2002.

Определяем толщину стенок газопровода-отвода 426 мм для категорий участков I-II по требованиям раздела 8  СНиП 2.05.06-85*. Исходные данные для определения толщины стенки трубопровода представлены в таблице 3.1.

 

Таблица 3.1 - Исходные данные для определения толщины стенки

№ п/п	Наименование	Ед.изм.	Численное значение	Обозначение
1.	Наружный диаметр трубы	см	72,0	DH
2.	Рабочее (нормативное) давление	МПа	5,39	р
3.	Временное сопротивление разрыву	МПа	470	σв
4.	Предел текучести	МПа	335	σт
5.	Коэффициент надежности по нагрузке - внутреннему рабочему давлению в трубопроводе (СНиП 2.05.06-85*, табл.13)	-	1,1	n
6.	Коэффициент условий работы трубопровода (СНиП 2.05.06-85*, табл.1	-	0,75	m
7.	Коэффициент надежности по материалу трубопровода (СНиП 2.05.06-85*, табл.9, 10)	-	1,47 1,15	k1, k2
8.	Коэффициент надежности по назначению трубопровода (СНиП 2.05.06-85*, табл.11)	-	1	kH
9.	Относительное удлинение	%	21	δS
10.	Температурный перепад	град.	40	∆t
11.	Коэффициент линейного расширения	град.-1	0,000012	α
12.	Модуль упругости материала трубы	МПа	206000	Е
13.	Коэффициент Пуассона	-	0,3	µ

 

Расчетное сопротивление растяжению (сжатию) R1 и R2

МПа; МПа

Расчетная толщина стенки трубы

см

Таким образом для трубы 720 мм на участках I-II категории предварительно принимаем толщину стенки трубы-6 мм.

Определение продольных осевых сжимающих напряжений

так как σпрN<0 необходима проверка по ф.13 СНиП 2.05.06-85*

Коэффициент учитывающий двухосное напряженное состояние труб.

 

Расчетная толщина стенки

см

0,58<0,6

К дальнейшим расчетам принимаем толщину стенки δ=6мм

 

3.1.1 Проверка на  прочность в продольном направлении

Проверку на прочность в продольном направлении производим из условия

При Δtпр=+40ºС  σпр.N=-37.51 МПа

Кольцевые напряжения от расчетного внутреннего давления

МПа

Коэффициент двухосного напряженного состояния металла труб

Проверка на прочность

Условия прочности в продольном направлении выполняются.

3.1.2 Проверка на наличие  недопустимых пластических деформаций 

Проверяем на недопустимые пластические деформации по условиям

Кольцевые напряжения от нормативного (рабочего )давления

МПа

 МПа

  

Условия Б выполняется.

 

Коэффициент, учитывающий двухосное напряженное состояния металла труб.

Определяем максимальные суммарные продольные напряжения в трубопроводе от нормативных нагрузок: внутреннего давления, температурного перепада и упругого изгиба. Задаемся минимальным допустимым радиусом упругого изгиба ρmin=400м. Проверим выполнение условии А, с данным радиусом.

При

При , таким образом

Условие выполняется

Условие не выполняется.

Условия А на недопустимые пластические деформации не выполняется.

 

Принимаем толщину стенки δ=7мм и повторно выполняем проверку на недопустимые пластические деформации по условиям:

Кольцевые напряжения от нормативного (рабочего )давления

МПа

 МПа

  

Условия Б выполняется

 

Коэффициент, учитывающий двухосное напряженное состояния металла труб.

Определяем максимальные суммарные продольные напряжения в трубопроводе от нормативных нагрузок: внутреннего давления, температурного перепада и упругого изгиба. Задаемся минимальным допустимым радиусом упругого изгиба ρmin=400м. Проверим выполнение условии А, с данным радиусом.

При

При , таким образом

Условие выполняется

Условие выполняется.

Условия А выполняется.

При строительстве газопровода-отвода диаметром 720 мм для категорий участков I-II согласно расчетам принимаем толщину стенки трубы δ=7мм.

 

Остальные прочностные расчеты выполняются с использованием ЭВМ. Технические характеристики и расчетные показатели по принятым для строительства основным трубам приведены в таблице 3.2.

 

Таблица 3.2 - Технические характеристики и расчетные показатели по основным трубам

Диаметр х толщина, мм сталь ТУ, ГОСТ конструкция
Механичес-кие характерис-тики стали Пределы: Прочности/ текучести, МПа (кгс/мм²)	Коэффи-циент надеж-ности по матери-алу, К 1	Категория участка по СниП 2.05.06-85*		Рабо- чее давле-ние, МПа (кгс/см²)	Расчет-ная толщина стенки, мм	Давление заводско-го гидравли-ческого испыта-ния, МПа	Мини-мальный радиус упругого изгиба, м	Допустимые температурные перепады для принятой толщины стенки «+»/«-». ˚ С
720 х 9-К60ТУ 14-3Р-1471-2002, прямошовная.
470/ 335 (48/34)	1,47	В	5,39 (55)		7,54	12,9	598	+40/-40
720 х 7-К60 ТУ 14-3Р-1471-2002, прямошовная.
470/ 335 (48/34)	1,47	I-II	5,39 (55)		5,52	10,0	400	+40/-40
426 х 6-К60 ТУ 14-3Р-1471-2002, прямошовная.
470/ 335 (48/34)	1,47	III –IV		5,39 (55)	4,30	8,4	400	+40/-40

 

 

Все трубы производства Выксунского металлургического завода с изоляционным покрытием, нанесенным в заводских условиях в соответствии с требованиями СТБ ГОСТ Р 51164-2001. Для изготовления гнутых отводов и кривых вставок проектом предусмотрено применение труб без заводской изоляции.

 

3.2 Расчет трубопровода на устойчивость  в продольном направлении.

Исходные данные:

Рабочее давление,                                                          Р=5,39 МПа

Наружный диаметр,                                                      Дн=72,0 см

Категория газопровода                                                 m=0.75 категория IV

Расстояние от верха засыпки до верха трубы             h0=0,8 м

Удельный вес грунта                                                     γгр=17 кН/м3

Угол внутреннего трения грунта                                  φ=32о

Коэффициент сцепления грунта                                   Сгр=2,6 кПа

 

Выполняем проверку на устойчивость в продольном направлении для прямолинейных участков трубопроводов при отсутствии компенсации продольных перемещений.

Площадь поперечного сечения стенки трубопровода

м2

Осевое усилие при условии отсутствия компенсации продольных перемещений, просадок и пучения грунта

Момент инерции поперечного сечения

 м4

Средне удельное давление на единицу поверхности контакта трубопровода с грунтом

Предельное сопротивление грунта сдвигу,

Сопротивление грунта продольному перемещению трубы,

 МН/м

Сопротивление грунта вертикальным перемещениям трубы,

Продольное критическое усилие

 

Проверка общей устойчивости

Условие общей устойчивости газопровода соблюдено.

 

Проверка на устойчивость в продольном направлении для криволинейных участков трубопровода была просчитана на ЭВМ.

 

3.3 Расчет балластировки трубопровода

В соответствии с требованиями ВСН 39-1.9-003-98 «Конструкции и способы балластировки и закрепления подземных газопроводов» для закрепления газопровода на проектных отметках и предотвращения всплытия на обводненных участках трассы газопровода-отвода предусмотрена балластировка железобетонными утяжелителями.

Для закрепления на проектных отметках и обеспечения устойчивости газопровода-отвода против всплытия на участке с высоким уровнем грунтовых вод ПК0+20–ПК5+56 проектом предусмотрена балластировка газопровода железобетонными грузами охватывающего типа УБО-1020-15 ТУ 102-300-81, m = 3358 кг, ρ = 2300 кг/м3. Бетон, применяемый для изготовления балластирующих грузов, должен соответствовать ГОСТ 26633-91.

Железобетонные утяжелители УБО следует оснащать мягкими силовыми поясами

3.3.1 Расчет шага установки средств  балластировки

Выполняем расчет в соответствии с требованиями раздела 8 СНиП 2.05.06-85.

Определяем выталкивающую силу воды

,

где Dн.и- наружный диаметр трубы с учетом изоляционного покрытия и футеровки, м; γв- плотность воды с учетом растворенных в ней солей, кг/м3; g-ускорение свободного падения, м/с2.

Н/м

Нагрузка от веса трубы

Н/м

 

Нормативная интенсивность балластировки 

,

где:

 nб - коэффициент надежности по нагрузке, принимаем равным 0,9;

kн.в- коэффициент надежности устойчивости положения трубопровода против всплытия, принимаем равным 1,05;

qизг – расчетная интенсивность нагрузки от упругого отпора при свободном изгибе трубопровода, в данном расчете считаем прямолинейный участок, принимаем равным 0;

qдоп- расчетная нагрузка от веса продукта, принимаем 0;

γв=плотность воды, принимаем 1040 кг/м3;

γб=плотность бетона, принимаем 2400 кг/м3;

Н/м

Так как вес одно пригруза 12949,2 Н, определим шаг пригрузки,

l=12949.2/1943.4=6.66 м

Нормативный шаг пригрузки грузами 1-УБКм-426-9 на прямолинейных участках равен 6.6 м. Расчет шага пригрузки криволинейных участков упругого изгиба был просчитан на ЭВМ, полученный шаг смотреть на листе 4.

 

4 Строительная часть.

В проектной документации предусмотрена параллельная организационная схема проведения

капитального ремонта, по II методу производства ремонтных работ согласно СТО Газпром 2-2.3-231-2008, с полной заменой труб и укладкой трубопровода в существующую траншею.

Согласно техническим требованиям на проектирование объекта, выданным ООО “Газпром

трансгаз Волгоград”, работы по капитальному ремонту участка км0–км3,7 газопровода-отвода к ГРС-1 г. Волжский предусмотрено выполнять с учетом возможности остановки транспорта газа не более 21 суток.

Для минимизации продолжительности остановки транспорта газа по газопроводу-отводу к