- собственный вес 1 м газопровода, Н/м; значение собстевнного веса
газопровода определяется по формуле:
где сq - плотность материала труб, кг/м3; dc - наружный диаметр газопровода, м;
tном - номинальная толщина стенки труб и соединительных деталей, м; qg - вес транспортируемого газа в единице длины газопровода, Н/м;
значение веса транспортируемого газа определяется по формуле:
где р - давление;
vs - вес снега на единицу длины газопровода, Н/м; значение веса сне-га определяется по формуле:
(6.5) где мc - расчётный коэффициент, мc = 0,2 для газопроводов диаметром до
600 мм включительно и 0,3 - св. 600 мм;
с0 - нормативная снеговая нагрузка, Н/м2, принятая по СП 20.13330.2011 Нагрузки и воздействия;
vi - вес обледенения на единицу длины газопровода, Н/м; значение веса обледенения определяется по формуле:
?1 ?1,9tiгide, Н/м, (6.6) где ti - толщина слоя, м;
гi - плотность гололёда, Н/м3;
wn - ветровая нагрузка на единицу длины газопровода, Н/м; значение ветровой нагрузки определяется по формуле:
wn ??wоdek(1 ?0,7ж), Н/м, (6.7) где wo - нормативное значение ветрового давления, принимаемое в зависимости от ветрового района России по СНиП 2.01.07-85*,кгс/м2; k,ж - коэффициенты, принимаемые по СП 20.13330.2011, в зависимости от типа местности;
R - расчётное сопротивление, МПа; значение расчётного сопротивления определяется по формуле:
Где Run, Rуп - нормативные сопротивления материала труб и соединительных деталей соответственно по временному сопротивлению и преде-лу текучести, МПа;
2 Проверка на резонанс
Величина среднего пролёта газопровода из условия динамической устойчивости (расчёт на резонанс) не превышает величины:
Значение коэффициента kс принимается по таблице 8.
Таблица 8. Коэффициент, учитывающий число пролётов
3 Температурные удлинение участка трубопровода (?l)
Удлинение трубопровода (?l) зависит от его длины и температуры определяется по формуле:
где б - коэффициент линейного расширения 1 м трубы при нагреве её на 100°С, определяется по справочникам. Для углеродистых сталей а составляет 1,2-1,3 мм, а для нержавеющих 1,7-1,8 мм;
t - температура транспортируемой среды, °С;
38L - длина трубопровода, м.
Величины возникающих усилий при изменении длины трубопровода достигают значительных размеров и могут привести к деформации линии трубопровода или разрушению опорных конструкций.
Пример 1 Исходные данные:
наружный диаметр,dс = 1 020 мм;
номинальная толщина стенки, tном = 13 мм; длина трубопровода, L = 80 мм;
давление, Р = 6,4 МПа;
плотность материала труб, сq = 7 850 кг/м3; расчётный коэффициент, мc = 0,3;
нормативная снеговая нагрузка, с0 = 240 Н/м2; толщина слоя, ti = 0,01 м;
плотность гололёда, гi = 0,9 г/см3;
нормативное значение ветрового давления, wo = 30 Н/м2;
- коэффициенты, принимаемые по СП 20.13330.2011, в зависимости от типа местности. Примем k = 0,75 и ж = 0,85 для типа местности В;
нормативное сопротивление материала по временному сопротивлению, Run = 420 МПа;
нормативное сопротивление материала по пределу текучести, Rуп = 220 МПа;
коэффициент линейного расширения, б = 1,23; температура транспортируемой среды, t = 34°С.
1 Расчёт пролёта между опорами надземного газопровода. Собственный вес единицы длины газопровода определяем по формуле (6.3):
qq = 3,14 · 7850 · 9,81· (1,02 0,013) · 0,013 = 3 165,5 Н/м.
Вес транспортируемого газа в единице длины газопровода определяем по формуле (6.4):
qg = 100 · 6,4·(1,02 2 · 0,013)2 = 632,3 Н/м.
Вес снега на единицу длины газопровода определяем по формуле (6.5):
Vs = 0,3 · 240 · 1,02 = 73,5 Н/м.
Вес обледенения на единицу длины газопровода определяем по формуле (6.6):
vi = 1,9 · 0,01 · 92 · 1,02 = 1,78 Н/м.
тровая нагрузка на единицу длины газопровода определяем по форму-ле (6.7):
wn = 30 · 1,02 · 0,75 (1 + 0,7 · 0,85) = 36,6 Н/м. Подставляя найденные значения в формулу (6.2), находим q:
q = [(3 165,5 + 632,3 + 73,5 + 1,78)2 + 36,62 ]1/2 = 3873,3 Н/м.
где Run, Rуп - нормативные сопротивления материала труб и соединительных деталей соответственно по временному сопротивлению и пределу текучести, МПа;
Для труб производства «Выксунский металлургический завод» (ТУ 14-3-1573-96) с толщиной стенки 13 мм изготовленных из стали марки 09Г2С нор-мативные сопротивления равны соответственно 420 и 220.
R = 420/2,6 = 161,5 МПа и R = 220/1,5 = 146,7 МПа. Выбираем меньшее - R = 146,7 МПа.
Определяем величину среднего пролёта газопровода из расчёта статиче-ской прочности по формуле (6.1):
Lст = (1,02 0,013)(3 · 3,14 · 0,013 · 146,7/3873,3)0,5 Ч
Ч {1 0,75[6,4(1,02 1,2 · 0,013)/ (0,013 · 2 · 146,7)]2}0,25 ·103 = 62,78 м.
2 Проверка на резонанс проводим по формуле (6.9):
L = 430 · 1,02 · [1,02 · 3,562 · 0,013/(3165,5 + 632,3 + 73,5 + 1,78) ]0,25 = 35,6 м. Получили, что переход длиной 80 м преодолеть в один пролёт для
предотвращения резонанса невозможно, рассчитаем трёхпролётный переход. L = 430 · 1,02 · [1,02 · 2,012 · 0,013/(3165,5 + 632,3 + 73,5 + 1,78) ]0,25 = 26,6 м.
Получили величину пролёта 26,6 м.
3 Температурные удлинения участка трубопровода:
Величины возникающих усилий при изменении длины трубопровода достигают значительных размеров и могут привести к деформации линии трубо-провода или разрушению опорных конструкций.
Трубопровод длиной 80 м при б = 1,23, при нагревании на 34°С будет иметь удлинение:
Дl = (1,23 · 34 · 80)/100 = 33,5 мм.
По величине температурного удлинения выбираем тип компенсатора по величине его компенсирующей способности по справочнику.
7.Определение параметров режима сварки, технологического режима работы участка газопровода на период проведения сварочных работ, расчет параметров буровзрывных работ
Условие задачи 7
Определить величину погонной энергии сварки на конце дуги, параметры режима приварки кольцевых швов, величину допустимой погонной энергии сварки, и параметры сварочного процесса (I, U, Vсв).
Таблица 9. Исходные данные
Толщину стенки газопровода замеряют на расстоянии порядка 100 мм по обе стороны окружности места приварки. Выполнение работ в местах с утонением стенки, выходящим за минусовой допуск (по ТУ на трубы) не допускается, и место врезки сдвигают.
Отклонения от номинальных размеров наружных диаметров и овальность труб (отношение разности между наибольшим и наименьшим диаметром в одном сечении к номинальному диаметру) не должны превышать пределов, обеспечивающих допустимый зазор при сварке узла врезки с поверхностью газопровода Для измерений используют рулетки измерительные по ГОСТ 7502, поверочные линейки по ГОСТ 8026 и др. При превышении пределов отклонений в предполагаемом месте врезки место врезки сдвигают.
Максимально допустимое рабочее давление на участке газопровода при проведении работ по сварке, врезке и перекрытию полости трубы Рдоп, кгс/см вычисляют по формуле:
где k - коэффициент, принимаемый в зависимости от категории участка равным 0,72 для III-IV категорий, 0,6 - для I-II категорий, 0,5 - для категории В;
k1 - коэффициент сварного шва, принимаемый равным: для прямо-шовных электросварных дуговой сваркой и бесшовных труб - 1, для спирально-шовных труб - 0,8;
sт - предел текучести металла трубы газопровода, принимаемый по ТУ на трубы, кгс/мм2;
d - фактическая толщина стенки трубы в месте приварки (по результатам замера), мм;
с - поправочный коэффициент, учитывающий потерю прочности нагретого металла стенки трубы в месте сварки, равный 2,4 мм;
Dн - наружный диаметр трубы в месте приварки (по результатам замера), мм.
Категории участков газопровода устанавливают по СНиП 2.05.06-85* с учётом конкретных условий категории допускается повышать. В случае проведения работ по врезке между участками разных категорий следует принимать наименьшее значение Рдоп.
Проводят замер фактических значений параметров режима работы участка газопровода: рабочего давления Рраб, скорости газа Vг, температуры газа tг, температуры воздуха tв.
Пример Исходные данные:
магистральный газопровод диаметром Dн = 1 220 мм, толщиной стенки д = 12,5 мм,
выполненный из трубной стали марки 17Г1С, предел текучести ут = 350 МПа,
рабочее давление составляет Рраб = 10,3 МПа. Категория прокладки трубопровода II
1. Максимально допустимое рабочее давление на участке газопровода при проведении работ по сварке, врезке и перекрытию полости трубы
Рдоп, кгс/см2 (Ч 0,1 МПа), вычисляют по формуле (7.1):
Определим параметры режима приварки кольцевых швов разрезного тройника и уточним параметры технологического режима работы газопровода диаметром 1 220 мм толщиной стенки 12,5 мм при следующих исходных данных: Рдоп = 3,5 МПа, эквивалент углерода для низколегированной стали 17Г1С [С] составляет не более 0,46 (табл. 3 ТУ 14-3-1573-96).
По рисунку 1 из приложения 5 для [С]э = 0,415 находим Qвх = 1,75 кДж/мм, Vг = 3 м/с.
С учётом рекомендованных параметров сварки принимают величину допустимой погонной энергии сварки Qвхґ на уровне Qвх, Тогда Qвхґ = 1,75 кДж/мм.
Преобразуя формулу получим формулу для определения U:
U= 0,06?0,06?0,85?I , А, (7.2) где I - значение сварочного тока в амперах по таблице 6 СТО Газпром 2-
2.3-116-2007 [3]; I = 90ч120А 1,75?3
0,06?0,06?0,85?90 1,75?3 0,06?0,06?0,85?120
Преобразуя формулу (7.2) получим формулу для определения I:
I = 0,06?0,06?0,85?U , А, (7.3)
где U - значение напряжения в вольтах; U = 14,30ч19,06 В, 1,75?3
0,06?0,06?0,85?14,30 1,75?3
0,06?0,06?0,85?19,06
Затем скорректируют параметры работы участка газопровода на период проведения врезки с применением сварки. Одним из вариантов (предпочтительным) является снижение скорости потока газа Vг. Преобразуя формулу получим формулу для определения Vг:
Т. о. с учётом потерь на сварочном кабеле для первого и второго проходов кольцевого шва получили следующие параметры сварочного процесса: I = 90ч120 A, U = 14,30ч19,06 В, Vcв = 0,25 ч 0,44 м/ч.
По таблице 1 приложение 6 принимаем рекомендуемое количество слоёв, равное 2.
Условие задачи 7.1
Рассчитать параметры буровзрывных работ при разработке траншеи.
Таблица 10. Исходные данные
Решение
1. Определяем ширину траншеи по дну Вн, м:
Вн = D?1,5, Глубина траншеи hт, м:ьhт = D + 1,0,
В скальных грунтах рекомендуют перебор глубины 10-15%
Длина шпура Lш, м:
Длина заряда lз, м:
Lш= 1,2 ht,
lз = Lш/3,
2. Определяем по таблице 7.1 удельный расход для взрыва на рыхление, Ар и плотность сухого ВВ и коэффициент е по таблице 7.2
Удельный расход на рыхление, кг/м3:
44А = Ар??е, 3. Величина заряда в шпуре, кг:
Qзар = Ap ?hт3,
Таблица 11. Удельный расход эталонного ВВ
Таблица 12. Параметры взрывчатых веществ
4. Диаметр скважины, м:
5. Расстояние между скважинами в ряду а, м
Расстояние между шпурами в ряду a обычно состовляет (0,5-1,0) ht. При ширине траншеи по дну до В ??2 м заряды располагаются в один ряд, при большей ширине - в два ряда.
Количество скважин на расчётный участок N, шт.: N = L/a,
Количество ВВ необходимое для разработки траншеи Qобщ, кг:
Qобщ = Qзар ?N,
Пример Исходные данные:
длина траншеи, L общ = 320 м; диаметр, D = 1 220мм;
вид ВВ - зерногранулит 79/21.
1. Определяем ширину траншеи по дну по формуле (7.1.1): Вн = 1,22?1,5 = 1,83 м
Глубина траншеи hт :
hт = 1,22 + 1,0 = 2,22 м, с учётом перебора принимаем hт = 2,5 м
Подставляя найденные значения в формулу (7.1.3), вычислим длину шпура: Lш= 1,2 ??2,5 = 3 м
Длина заряда, lз:
lз = 3/3 = 1 м
2. Определяем по таблице 7.1 удельный расход для взрыва на рыхление, Ар = 0,72 и плотность сухого ВВ, с = 950 кг/м3 и коэффициент е = 1 по таблице 7.2
Удельный расход на рыхление:
А = 0,72 ??1= 0,72 кг/м3
3. Определяем величину заряда в шпуре по формуле (7.1.6): Qзар = 0,72 ??2,53= 11,25 кг
464. По формуле (7.1.7) найдём диаметр скважины:
d ??0,3?950?2,5 ??0,126м
5. Расстояние между скважинами в ряду а составляет (0,5-1,0) ?2,5 = 1,8. Число рядов = 1, т.к. В ??2 м
Количество скважин на расчётный участок N: N = 320/1,8 = 178 шт.
Количество ВВ необходимое для разработки траншеи Qобщ: Qобщ = 11,25 ?178 = 2 002,5 кг.
8.Подбор марки трубоукладчиков, расчёт опасной зоны крана, расчёт норм расхода топлива экскаватора
Условие задачи 8.1
Выполнить подбор марки трубоукладчиков при изоляционно-укладочных работах
Таблица 13. Исходные данные
Пояснения к задаче
Одной из основных специализированных машин, используемых при капитальном ремонте и сооружении магистральных трубопроводов, является трубоукладчик. Трубоукладчик - самоходная грузоподъёмная машина, способная перемещаться с грузом на крюке и служащая для подъёма и укладки трубопровода в траншеи, а также выполнения различных грузоподъёмных и монтажных работ. Основное их назначение - сопровождение очистных и изоляционных машин, подъём и укладка трубопровода в траншею. Рабочими движениями являются подъём и спуск груза, перемещение трубоукладчика вместе с грузом и изменение вылета стрелы с грузом.