Цель расчета: Определить номинальную толщину стенки газопровода и подобрать трубу.
Исходные данные:
Диаметр газопровода, Dм, мм – 1420
Рабочее проектное давление Р, МПа – 7,5
Категория участка газопровода – ΙΙΙ
Температурный перепад Δt, ºC – 45
1) Задаем ориентировочно характерными для данного диаметра труб (марок стали), выпускаемых промышленностью значений предела, прочности δвр =588 МПа и определяем нормативные сопротивления растяжению (сжатию) металла труб и сварных соединений R1, Мпа:
(2.1)
Где - δвр = 588 МПа;
m – коэффициент условий работы, принимается в зависимости от категории участка газопровода, m= 0,9;
К1 – коэффициент надежности по материалу, зависит от способа изготовления трубы, К1 = 1,34;
Кн – коэффициент надежности по назначению газопровода, зависит от давления, Кн = 1,15.
2) Определяем толщину стенки газопровода δ, см.
(2.2)
Где n – коэффициент надежности по нагрузке - внутреннему рабочему давлению в трубопроводе – принимается n=1,1;
- проектное рабочее давление =7,5 МПа
- наружный диаметр газопровода, = 142 см.
По полученному результату выбираем толщину стенки трубы по сортаменту и проверяем выбранную трубу на наличие продольных осевых сжимающих напряжений, МПа, определяемых от расчетных нагрузок и воздействий с учетом упругости работы металла труб. Ориентировочно выбираем трубу Харцизского трубного завода ТУ 14-3-1938-2000 1420 х 18,7мм.
3) Определяем внутренний диаметр трубы Dвн, мм:
(2.3)
Где Dн - наружный диаметр трубы;
δн – выбранная по сортаменту толщина стенки трубы;
Dвн = (1420 -2· 18,7) = 1382,6мм.
4) Проверяем выбранную трубу на наличие продольных осевых напряжений, МПа:
(2.4)
Где α – коэффициент линейного расширения металла трубы, α = 1,2 · ;
E – переменный параметр упругости (модуль Юнга), E=
Δt – расчетный температурный перепад, ºC ;
μ- коэффициент поперечной упругой деформации: Пуассона, в стадии работы металла, μ= 0,3;
δн – толщина стенки выбранной трубы, см;
Dвн - внутренний диаметр трубы, см.
5) Поскольку результат отрицателен, то толщину стенки необходимо скорректировать. Для этого рассчитываем значение поправочного коэффициента ψ:
(2.5)
Где - продольное осевое сжимающее напряжение берется по модулю из предыдущего расчета; МПа;
R1 - нормативные сопротивления растяжению (сжатию) металла труб и сварных соединений, МПа.
6) Подставив полученные значения поправочного коэффициента, определим стенку трубы с учетом продольных осевых напряжений, см:
(2.6)
7) В заключении проверяем выбранную трубу с точки зрения технологии сварочно-монтажных работ.
(2.7)
1,01<1,87>0,4
Вывод: По результатам расчета возникающие в трубе продольные напряжения не опасны и выбранная нами труба полностью соответствует заданным параметрам.