Газонефтепроводы

СОДЕРЖАНИЕ:

Введение Характеристика  местности Исходные данные	2  5 7
1.Расчет трубопровода	8
1.1.Механический расчет	8
1.2.Технологический расчет	13
1.3.Теплотехнический расчет	19
1.4.Расчет катодной защиты	21
2.Технология укладки труб в подводную траншею	27
3.Охрана труда и требования безопасности при обслуживании линейной части магистрального нефтепровода	30
4.Охрана окружающей среды	1
5.Приложения	1
6.Список использованной  литературы	1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

Нефть — это взрывчатый материал. Где бы она ни была найдена, куда бы она ни направлялась, она не только приводит в движение механизмы промышленности и транспорта, но является также  той искрой, от которой разгораются  многие большие пожары. Одно дело использовать нефть в мирных целях, другое дело — превращать ее в средство наживы; последнее обычно вызывает волнения в странах и беспокойство во всем мире.  Не мешает напомнить, что нефть играла основную роль в интервенции в Советскую Россию и тормозила признание СССР; нефть была истинной причиной гражданской войны в Мексике; нефть служила помехой эффективным санкциям против Муссолини; нефть в свое время дала возможность Японии победить Китай, а также вести войну против союзников. В настоящее время нефть не только следует по пятам международных событий. Она фигурирует во всех спорах и волнениях, связанных со Средним и Дальним Востоком, она является одним из арбитров в балканской политике, она играет особую роль в странах Латинской Америки и влияет на внутреннюю и внешнюю политику США. Если XIX столетие было веком угля, то XX столетие является преимущественно веком нефти. Нефть добывают лишь в немногих странах, но во всех странах в каждой развитой отрасли промышленности она является основным продуктом, одним из наиболее важных и эффективных видов современного топлива. Сухопутный и морской транспорт, промышленность и сельское хозяйство, не говоря уже об авиации, полностью или частично приводятся в движение при помощи нефти. Из незначительной отрасли промышленности нефтяная индустрия превратилась в одну из самых развитых и сложных отраслей экономики; ее щупальца проникают во все уголки земного шара. Нефтяные операции, требующие крупных капиталовложений и сопряженные с большим риском, являются в то же время чрезвычайно прибыльным предприятием, дающим простор спекуляциям. Во всех странах, за исключением Советского Союза, господствуют крупнейшие нефтяные монополии. Ни в одной из отраслей промышленности не наблюдается такого неослабного стремления монополий к экспансии, как в нефтяной. Объяснение этому найти нетрудно. С тех пор как нефть стала коммерческим продуктом, она явилась предметом активной спекуляции как на внешних, так и на внутренних рынках. В настоящее время добыча нефти и ее запасы в колониальных и полуколониальных странах приобрели наибольшее значение. Даже Соединенные Штаты Америки, являющиеся крупнейшим производителем и потребителем нефтепродуктов, всегда устремлялись в поисках нефти за пределы своих границ, для того чтобы не дать возможности другим странам разрабатывать нефтяные источники. Великобритания как крупная промышленная и морская держава, занимающая третье место среди мировых потребителей нефтепродуктов, полностью зависит от импорта нефти. Английские нефтяные компании развивают свою деятельность только в «тех местах, о которых мы знаем очень мало», где, как правило, нефть является главным источником богатства страны и где владение ею означает политическую власть. Коммерческие интересы нефтяной империи издавна оказывают влияние на стратегию и внешнюю политику Англии в такой же мере, как и Соединенных Штатов. Широко распространенное и обоснованное мнение о том, что за многими высокопарными фразами о принципах внешней политики скрываются интересы нефтяных компаний, является признанием экономического значения и ведущей роли нефти как в мирный период, так и во время войны. Об американской нефтяной промышленности, крупнейшей из основных отраслей США, написано довольно много. Поскольку владельцы нефтяной промышленности всегда имели своего представителя в составе правительства, тесная взаимосвязь между нефтью и политикой США не подлежит никакому сомнению. Эта связь стала своего рода незаконным браком, причем обе стороны даже не всегда считают нужным скрывать его. В июле 1946 г. Гарольд Икес — министр внутренних дел, руководивший нефтяной промышленностью в период войны, заявил, что нефтяная промышленность «фактически может диктовать свои условия конгрессу» и что «настало время решить вопрос о том, не управляет ли нефтяная промышленность страной в своих собственных интересах». Гораздо труднее получить информацию о проникновении нефтяных монополий в другие страны. Автор данной книги надеется хотя бы отчасти восполнить имеющийся пробел, но не претендует на исчерпывающее изучение проблемы даже в этой ограниченной области. Тем не менее его книга может привлечь внимание к движущей силе политики на Среднем Востоке и в Индонезии, может приподнять краешек завесы и показать людей, которые направляют эту политику в своих интересах, маскируя ее истинные цели потоком пышных фраз, произнесенных на последних сессиях Организации Объединенных наций. О Среднем Востоке и Индонезии можно сказать многое. К сожалению, чиновники министерства иностранных дел и корреспонденты на местах проявляют активность только в тех случаях, когда имеет место реальная угроза ущемления интересов британского или американского капитала в области политики или торговли, и в том случае, когда представляется возможность сделать предметом обсуждения Советский Союз и социализм. Корреспонденты, находящиеся в странах Среднего Востока, с присущим им знанием деталей могли бы написать о том, что только 2% населения Ирана проходит курс обучения грамоте или что свыше 90% всей земли принадлежит помещикам и церкви. Они могли бы подтвердить, что многих, если не большинство, представителей местной аристократии можно подкупить при помощи нефти и что к их числу принадлежат те, которые пользуются симпатией и поддержкой англичан, между тем как Советский Союз, как ни странно для этих корреспондентов, стремится установить дружеские отношения с угнетенными рабочими и крестьянами Ирана. Хотя эти корреспонденты знают о бедности и неграмотности населения Индонезии так же хорошо, как и о положении населения стран Среднего Востока, хотя они знают о коррупции и пороках эксплуататоров, они не станут писать об этом. Им было бы легче всего нарисовать, на основе их собственных наблюдений, правдивую картину, в сравнении с которой побледнели бы все фантастические измышления о странах Восточной Европы. Но они никогда не поддадутся такому искушению. Английский журналист, аккредитованный в колониальных или зависимых странах, проявляет сдержанность человека, состоящего на государственной службе или даже занимающего полу дипломатический пост. Можно утверждать, что информацию о странах Среднего Востока и Индонезии получить настолько трудно, как если бы они были отделены от всех почти непроницаемым железным занавесом. Этого как раз нельзя сказать о европейских странах, расположенных восточнее Одера: несмотря на утверждения о невозможности узнать что-либо об условиях, существующих по другую сторону «линии Черчилля», там легко удается получить как дружественную, так и враждебную информацию. Если окажется, что этот обзор о значении нефти в политике страдает погрешностями (помимо тех, которые могут быть отнесены за счет недостаточной компетентности автора), то претензии должны быть адресованы прессе, а в первую очередь — почтенным директорам нефтяных компаний, которые, очевидно, знают, что молчание — золото, а речь равносильна самоубийству.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Характеристика местности. Караганда.

Свое название Карганда получила от кустарника Караганда с мелкими желтыми цветками, который произрастает в этой местности. С 1932 года город называется Караганда. Город возник в 1932 году на базе одного из крупнейших в Казахстане и мире каменноугольного бассейна. Главная специализация Караганды - добыча каменного коксующегося угля, с которой связаны все отрасли тяжелой промышленности города. Административный центр с 1936 года Карагандинской области. Находится в центральной части Сарыарки. Название местности Караганда стало известно в 1833, когда пастух казах Аппак Байжанов обнаружил в урочище Караганды каменный уголь. В 1856 бай И.Утепов продал месторождение русскому купцу Н.Ушакову, который перепродал его французскому концессионеру Карно. В 1907 месторождение перешло в собственность английских концессионеров. После Великой Октябрьской социалистической Революции карагандинские копи были национализированы. Началось планомерное научное изучение и освоение Карагандинского углей бассейна. С 1920 проводились разведывательно-геологические работы. Второй по числу жителей и один из ведущих промышленных центров государства. Город возник в 1931 году на базе одного из крупнейших в Казахстане и мире каменноугольного бассейна. Главная специализация Караганды – добыча каменного коксующегося угля, с которой связаны все отрасли тяжелой промышленности города.  В городе развита швейная и трикотажная промышленность, производство строительных материалов; из предприятий пищевой промышленности наиболее крупные – мясокомбинат, мелькомбинат, хлебозаводы и кондитерская фабрика. Караганда значительный транспортный узел. К городу подходит ряд важных железных и автомобильных дорог республиканского и областного значения. Административный центр с 1936 года Карагандинской области. Находится в центральной части Сарыарки. Площадь 451 км.кв. По численности населения (633,3 тыс. чел. на 1.11987) занимает 2-е место в Казахстане после г. Алматы. Делится на 5 горных административных районов (Ленинский, Кировский» Советский, Октябрьский и Железнодорожный). Название местности Караганда стало известно в 1833, когда пастух казах Аппак Байжанов обнаружил в урочище Караганды каменный уголь. В 1907 месторождение перешло в собственность английских концессионеров. После Великой Октябрьской социалистической Революции карагандинские копи были национализированы. Началось планомерное научное изучение и освоение Карагандинского углей бассейна. С 1920 проводились разведывательно-геологические работы. Численность населения области составляет 1381,8 тыс. человек. Область содержит 9 сельских районов, 11 городов, из которых 9 областного подчинения – Караганда, Балхаш, Жезказган, Каражал, Приозерск, Сарань, Сатпаев, Темиртау, Шахтинск, 2 города районного подчинения – Абай, Каркаралинск, 39 поселков, 168 аульных округов. Область получила широкое промышленное развитие, благодаря начавшимся разработкам и добыче полезных ископаемых – основного богатства региона. Главная специализация Караганды – добыча каменного коксующегося угля, с которой связаны все отрасли тяжелой промышленности города. В городе развита швейная и трикотажная промышленность, производство строительных материалов; из предприятий пищевой промышленности наиболее крупные – мясокомбинат, мелькомбинат, хлебозаводы и кондитерская фабрика. Караганда значительный транспортный узел. К городу подходит ряд важных железных и автомобильных дорог республиканского и областного значения. Административный центр с 1936 года Карагандинской области. Находится в центральной части Сарыарки. Площадь 451 км .кв. По численности населения (633,3 тыс. чел. на 1.11987) занимает 2-е место в Казахстане после г. Алматы. Делится на 5 горных административных районов (Ленинский, Кировский» Советский, Октябрьский и Железнодорожный). Название местности Караганда стало известно в 1833, когда пастух казах Аппак Байжанов обнаружил в урочище Караганды каменный уголь. В 1856 бай И. Утепов продал месторождение русскому купцу Н. Ушакову, который перепродал его французскому концессионеру Карно. В 1907 месторождение перешло в собственность английских концессионеров. После Великой Октябрьской социалистической Революции карагандинские копи были национализированы. Началось планомерное научное изучение и освоение Карагандинского углей бассейна. С 1920 проводились разведывательно-геологические работы. Область получила широкое промышленное развитие, благодаря начавшимся разработкам и добыче полезных ископаемых – основного богатства региона. В области находятся 9 сельских районов, 11 городов, из которых 9 областного подчинения – Караганда, Балхаш, Жезказган, Каражал, Приозерск, Сарань, Сатпаев, Темиртау, Шахтинск, 2 города районного подчинения – Абай, Каркаралинск, 39 поселков, 168 аульных округов. Область получила широкое промышленное развитие, благодаря начавшимся разработкам и добыче полезных ископаемых – основного богатства региона.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Исходные данные:

D_н – наружный диаметр трубопровода (820 мм);

Y – расстояние анодного заземлителя до защищаемого трубопровода (420 м);

Q – годовая производительность (18 млн.т/год);

t_н– начальная температура грунта (55 ºC);

t_к– конечная температура грунта (35ºС);

P_гр– сопротивление грунта (25 Омм);

t_гр - температура грунта (9 ºС);

Р_р- рабочее давление (5,65 МПа);

L – длина трубопровода (510 км);

ν – вязкость нефтепродукта (1,4410^-4 м²/с);

ρ – плотность нефти (848 кг/м³);

АК-1 – марка электрода;

8ГБЮ – марка трубы, Выксунский завод;

Карагандинская область.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. РАСЧЕТ ТРУБОПРОВОДА.

1.1. Механический расчёт

Целью механического расчёта  является расчёт магистрального нефтепровода на прочность, т.е. определение толщины  стенки труб, напряжений, действующих  в трубопроводе и его проверки. Для сооружения магистрального нефтепровода используются трубы марки – 8ГБЮ, контролируемой прокатки, изготовленные на Выксунском трубном заводе.

Определяем расчётное  сопротивление металла труб для  I и II категории:

 

Определяем расчётное  сопротивление металла труб для  III и IV категории:

 

где:

- нормативное  сопротивление растяжению (сжатию) металлы трубы, принимается из таблицы зависимости от марки стали трубы,;

-коэффициент условий работы трубопровода, по приложению:

=0,75 для трубопроводов I и II категории, по приложению №2;

=0,9 для трубопроводов III и IV категории, по приложению №2.

– коэффициент надежности по материалу, по приложению №3:

=1,4 – для стали 8ГБЮ, Выксунский трубный завод;

- коэффициент  по назначению, зависящий от диаметра трубопровода,

для нефтепроводов диаметром 820 мм;=1, по приложению №4;

Определяем расчетную  толщину стенки трубы для I и II категории:  9,1 мм

Определяем расчётную  толщину стенки трубы для III и IV категории:

 

где:

- коэффициент  надежности по нагрузке = 1,1 по приложению №5;

Р – рабочее давление  (по заданию), МПа;

- расчётное сопротивление  металла труб, МПа;

- наружный диаметр  трубы (по заданию), мм

Определяем продольное осевое сжимающее напряжение :

 

где:

Физические характеристики стали по приложению №7:

=коэффициент линейного  расширения, α=1,2 , 1/°С

Е=- модуль упругости материала  трубы  2 , Мпа;

=коэффициент поперечной  деформации Пуассона в стадии  работы металла 0,3

= температура наружного воздуха при укладки трубопровода, принимаем = 20°C

- температура  грунта (по заданию),°C

 

- внутренний диаметр, мм:

Определяем внутренний диаметр  для I и II категории:

 = 820 - 2= 801,8 мм

Определяем внутренний диаметр  для III и IV категории:

 

Определяем продольное осевое сжимающее напряжение для I и II категории:

 

 

Определяем продольное осевое сжимающее напряжение для III и IV категории:

 

Определяем коэффициент, учитывающий 2х-осное напряжение состояния  труб для I и II категории:

 

(6)

Определяем коэффициент учитывающий 2х-осное напряжение состояния труб для III и IV категории:

 

Определяем толщину стенки с учетом продольных осевых сжимающих  напряжений для I и II категории:

 

Определяем толщину стенки с учетом продольных осевых сжимающих  напряжений для III и IV категории:

 

К расчету принимаем минимальную толщину стенки, которая равна 9 мм.

 

1.2.Расчёт нагрузок  на трубу.

Определяем собственный  вес трубопровода, учитывающий в  расчетах как вес единицы длины  трубопровода:

 

где:

-коэффициент надежности по нагрузке n= 1,1; по приложению № 5;

F -площадь поперечного сечения трубы,  м²;

Для того, чтобы определить площадь поперечного сечения трубы, необходимо рассчитать внутренний  диаметр трубы:

 

Определяем  площадь поперечного  сечения трубы:

 

–удельный вес  стали, (=78500 H/м³);

Определяем собственный  вес трубопровода, учитывающий в  расчетах как вес единицы длины  трубопровода:

 

Определяем  нагрузку от веса перекачиваемого продукта на единицу длины трубопровода:

 

 

где:

n – коэффициент надежности по нагрузке n=1, по приложению №5;

нормативная нагрузка от веса продукта, Н/м;

 – плотность  транспортируемой нефти(по заданию), кг/м³;

g– ускорение свободного падения, g=9,81 м/с;

D_вн – внутренний диаметр, м.

Определяем напряжение от упругого изгиба, создаваемое за счет упругого изгиба при поворотах оси  трубопровода:

 

где:

Е = модуль упругости материала трубы 2 , МПа;

R - радиус упругого изгиба, оси трубопровода, мм;

 = 800 = 800 0,82 = 656 м;

D_н – наружный диаметр, м;

Трубопровод, уложенный в  грунт, находится под воздействием внешних сил. Эти силы вызывают сложные  напряжения в теле трубы и стыковых соединениях. В результате действия внутреннего давления в теле трубы  возникают следующие напряжения:

• Радиальные;
• Кольцевые;
• Продольные;

Радиальное напряжение обусловлено  внутренним давлением, с которым  равно по величине и противоположено  по направлению:

= -5,65 МПа

Для определения кольцевых  напряжений возникающих в трубе  под действующими внутренними и  внешними  давлениями воспользоваться   формулой:

 

n – коэффициент надежности по нагрузке, принимаем n=1,1,по приложению №5;

Р – рабочее давление  (по заданию), МПа;

 – толщина стенки трубопровода (по механическому расчету), м.

Продольные напряжения, возникающие  от внутреннего давления, определяются по формуле:

 

где:

Физические характеристики стали по приложению №7:

=коэффициент линейного  расширения, α = 1,2 , 1/°С

Е=- модуль упругости материала  трубы  2 , МПа;

=коэффициент поперечной  деформации Пуассона в стадии  работы металла 0,3

 – температура наружного воздуха при укладки трубопровода = 20°

- температура  грунта (по заданию),°C

n – коэффициент надежности по нагрузке,n=1,1 по приложению №5;

Р – рабочее давление  (по заданию), МПа;

 – толщина стенки трубопровода (по механическому расчету), мм

D_вн– внутренний диаметр, м.

Большие продольные напряжения возникают в трубе при её изгибе, который является следствием неравномерности  рельефа и определяется по формуле:

 

Е=модуль упругости материала трубы 2 МПа, по приложению №7;

D_н – наружный диаметр, мм;

- радиус изгиба трубы, = 656 мм;

При эксплуатации нефтепровода, совместные действия внутреннего давления могут вызывать гораздо большое суммарное напряжения, при укладке трубы, чем в момент испытания. Уязвимыми в трубопроводе являются сварные швы. Прочность поперечных сварных швов и                               наиболее тяжелый период эксплуатации проверяем из условия, что суммарная продольная нагрузка должна быть меньше расчётного сопротивления трубы:

 

-5,65+55,4+131,25 273,2

181 МПа < 273,2 МПа

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.2.Технологический  расчёт.

Цель технологического расчета  заключается в решении следующих  основных вопросов: определение диаметра, подбор насосного оборудования, расчет режимов эксплуатации трубопроводов, определение температурных напряжений.

Расчётная часовая подача нефти по магистральному нефтепроводу равна отношению годовой пропускной способности к числу рабочих  дней (принимаем по таблице в зависимости  от диаметра и протяженности трубопровода):