Проверить трубу на прочность
Обновлено: 04.07.2024
Расчеты напряженно-деформированного состояния труб и оболочек от действия гидростатического давления
При транспортировке и хранении жидких сред, организации технологического процесса, использовании систем гидропривода, теплообмена и во многих других случаях неизбежно возникает необходимость работы технических объектов под действием гидростатического давления.
Расчет прочности трубопровода
Прочностной расчет трубопровода - наиболее распространенная задача, и здесь, кроме определения напряжений и деформаций по заданной толщине стенки и давлению, рассчитывается толщина стенки трубы с учетом заданной скорости коррозии и допускаемого номинального напряжения. Скорость коррозии в целом зависит от проводимой среды и скорости потока, и рассчитывается по отраслевым стандартам.
В местах приварки плоских фланцев, приварной арматуры и других жестких элементов наблюдается краевой эффект - возникновение изгибных напряжений вследствие ограничения свободного расширения трубопровода под действием давления. В алгоритме реализована возможность учета краевого эффекта при расчете напряжений.
Проверить трубу на прочность
Нормы и методы расчета на прочность, вибрацию и сейсмические воздействия
Processing pipes. Standards and calculation methods for the stress, vibration and seismic effects
Предисловие
Цели, основные принципы и основной порядок проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены в ГОСТ 1.0-92 "Межгосударственная система стандартизации. Основные положения" и ГОСТ 1.2-2009 "Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Правила разработки, принятия, применения, обновления и отмены"
Сведения о стандарте
1 РАЗРАБОТАН Некоммерческим партнерством "Сертификационный центр НАСТХОЛ" (НП "СЦ НАСТХОЛ"), Научно-техническим предприятием Трубопровод (ООО "НТП Трубопровод")
2 ВНЕСЕН Межгосударственным техническим комитетом по стандартизации МТК 155 "Соединения трубопроводов общемашиностроительного применения"
3 ПРИНЯТ Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол от 18 октября 2013 г. N 60-П)
За принятие проголосовали:
Краткое наименование страны по МК (ИСО 3166) 004-97
Сокращенное наименование национального органа по стандартизации
Минэкономики Республики Армения
Госстандарт Республики Беларусь
5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ
6 ПЕРЕИЗДАНИЕ. Ноябрь 2016 г.
Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном информационном указателе "Национальные стандарты" (по состоянию на 1 января текущего года), а текст изменений и поправок - в ежемесячных информационных указателях "Национальные стандарты". В случае пересмотра или отмены настоящего стандарта соответствующая информация будет опубликована в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет
Введение
Стандарт предназначен для специалистов, осуществляющих проектирование, строительство и реконструкцию трубопроводов технологических в нефтеперерабатывающей, химической, нефтехимической, газовой и других смежных отраслях промышленности.
Стандарт выпущен в развитие СА 03-003-07*. В стандарте:
- учтены все изменения к СА 03-003-07;
- добавлен раздел по расчету на прочность трубопроводов высокого давления (более 10 МПа);
- добавлен раздел по оценке прочности трубопроводов при сейсмических воздействиях;
- добавлен раздел по расчету прочности криогенных трубопроводов с рабочей температурой от минус 269°С;
- добавлен раздел по оценке устойчивости как подземных, так и надземных трубопроводов;
- приведена методика определения отбраковочных толщин;
- добавлены требования по расчету трубопроводов, прокладываемых в грунте без устройства каналов (бесканальная прокладка);
- добавлена методика расчета переходов, косых врезок и косых тройников (в которых ответвление неперпендикулярно магистральной части);
- усовершенствована методика расчета вакуумных трубопроводов;
- внесены прочие правки в методику расчета, отражающие опыт, накопленный за время использования СА 03-003-07;
- стандарт распространяется не только на стальные трубопроводы, но и на трубопроводы из цветных металлов (титана, меди, алюминия и их сплавов) и из полимерных материалов.
1 Область применения
1.1 Настоящий стандарт распространяется на технологические трубопроводы, работающие под внутренним давлением, вакуумом или наружным давлением, из углеродистых и легированных сталей, цветных металлов (алюминия, меди, титана и их сплавов) с рабочей температурой от минус 269°С до плюс 700°С при отношении толщины стенки к наружному диаметру 0,25 и технологические трубопроводы из полимерных материалов с рабочим давлением до 1,0 МПа и температурой до 100°С, предназначенные для транспортировки жидких и газообразных веществ (сырье, полуфабрикаты, реагенты, промежуточные или конечные продукты, полученные или использованные в технологическом процессе), к которым материал труб химически стоек или относительно стоек.
Стандарт распространяется на проектируемые, вновь изготавливаемые и реконструируемые технологические трубопроводы, эксплуатирующиеся на опасных производственных объектах в закрытых цехах, наружных установках, а также прокладываемые надземно на низких, высоких опорах, эстакадах и подземно в непроходных, полупроходных каналах и защемленные в грунте (бесканальные).
Стандарт применим при условии, что отклонения от геометрических размеров и неточности при изготовлении рассчитываемых элементов не превышают допусков, установленных нормативно-технической документацией.
1.2 Настоящий стандарт устанавливает требования к определению толщины стенки труб и соединительных деталей трубопровода под действием внутреннего избыточного и наружного давления, а также методы расчета на прочность и устойчивость технологических трубопроводов.
Поверочный расчет трубопровода предусматривает оценку статической прочности и малоцикловой усталости трубопровода под действием нагрузок и воздействий, соответствующих как нормальному технологическому режиму, так и допустимым отклонениям от такого режима.
Поверочный расчет на сейсмические воздействия выполняется для трубопроводов, расположенных на площадках с сейсмичностью 7, 8 и 9 баллов по шкале MSK-64.
Предусмотрен расчет трубопровода на вибрацию при пусконаладочных работах и эксплуатации. Приведены рекомендации по определению амплитуды и частоты пульсаций давления рабочей среды, генерируемых оборудованием, и собственных частот колебаний трубопровода. Сформулированы условия отстройки трубопровода от резонанса. Даны критерии прочности трубопровода при наличии вибрации.
Внутренние силовые факторы и реакции опор определяют расчетом трубопровода как упругой стержневой системы с учетом реальной гибкости элементов и сил трения в опорах скольжения по методам строительной механики стержневых систем. Нагрузки на оборудование и опоры определяют в рабочем и холодном (нерабочем) состояниях трубопровода, а также при испытаниях.
Оценка прочности проводится раздельно на действие несамоуравновешенных нагрузок (весовые и внутреннее давление) и с учетом всех нагружающих факторов, в том числе температурных деформаций. При соблюдении условий малоцикловой усталости допускается значительная концентрация местных напряжений, обусловленных температурным нагревом в рабочем состоянии трубопровода.
2 Нормативные ссылки
В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие стандарты:
ГОСТ 12.1.007-76 Система стандартов безопасности труда. Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности
ГОСТ 12.1.044-89 Система стандартов безопасности труда. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов. Номенклатура показателей и методы их определения
ГОСТ 25.101-83 Расчеты и испытания на прочность. Методы схематизации случайных процессов нагружения элементов машин и конструкций и статистического представления результатов
ГОСТ 12815-80 Фланцы арматуры, соединительных частей и трубопроводов на от 0,1 до 20,0 МПа (от 1 до 200 кгс/см). Типы. Присоединительные размеры и размеры уплотнительных поверхностей
ГОСТ 12816-80 Фланцы арматуры, соединительных частей и трубопроводов на от 0,1 до 20,0 МПа (от 1 до 200 кгс/см). Общие технические требования
ГОСТ 12817-80 Фланцы литые из серого чугуна на от 0,1 до 1,6 МПа (от 1 до 16 кгс/см). Конструкции и размеры
ГОСТ 12819-80 Фланцы литые стальные на от 1,6 до 20,0 МПа (от 16 до 200 кгс/см). Конструкции и размеры
ГОСТ 12820-80 Фланцы стальные плоские приварные на от 0,1 до 2,5 МПа (от 1 до 25 кгс/см). Конструкции и размеры
ГОСТ 12821-80 Фланцы стальные приварные встык на от 0,1 до 20,0 МПа (от 1 до 200 кгс/см). Конструкции и размеры
ГОСТ 12822-80 Фланцы стальные свободные на приварном кольце на от 0,1 до 2,5 МПа (от 1 до 25 кгс/см). Конструкции и размеры
ГОСТ 30546.1-98 Общие требования к машинам, приборам и другим техническим изделиям и методы расчета их сложных конструкций в части сейсмостойкости
Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если ссылочный стандарт заменен (изменен), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться заменяющим (измененным) стандартом. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.
3 Термины и определения
В настоящем стандарте применены следующие термины и определения:
3.1 акселерограмма: Зависимость ускорения колебаний от времени.
3.2 акселерограмма землетрясения: Акселерограмма на свободной поверхности грунта при землетрясении.
3.3 акселерограмма поэтажная: Ответная акселерограмма для отдельных высотных отметок сооружения, на которых расположен трубопровод.
3.4 воздействие: Явление, вызывающее внутренние силы в элементе трубопровода (изменение температуры стенки трубы, деформация основания и др.).
3.5 воздействие деформационное (кинематическое): Воздействие на трубопровод в виде перемещения, например температурные расширения, неравномерная осадка опор, смещение точек присоединения к оборудованию и т.д., измеряется в миллиметрах, градусах и т.д. Деформационные воздействия являются самоуравновешенными и для трубопроводов считаются менее опасными, чем силовые. Деформационные воздействия в статически определимых системах не вызывают появление внутренних усилий, а вызывают только перемещения.
3.6 воздействие силовое: Воздействие на трубопровод в виде силы, измеряется, например, в ньютонах, мегапаскалях, ньютонах на метр и т.д. Силовые воздействия являются несамоуравновешенными и считаются более опасными, чем деформационные воздействия. Силовые воздействия вызывают внутренние усилия и перемещения как в статически определимых, так и в статически неопределимых системах.
3.7 давление пробное: Избыточное давление, при котором должно проводиться гидравлическое испытание трубопровода и его деталей на прочность и герметичность.
3.8 давление рабочее (нормативное): Наибольшее внутреннее давление, при котором обеспечивается заданный режим эксплуатации трубопровода.
3.9 давление расчетное: Максимальное избыточное внутреннее давление, на которое рассчитывают трубопровод или его часть на прочность.
3.10 допускаемое напряжение: Максимальное безопасное напряжение при эксплуатации рассматриваемой конструкции.
Проверить трубу на прочность
РАСЧЕТ НА ПРОЧНОСТЬ СТАЛЬНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ
Stress calculation of steel pipelines*
____________________________________________________________________
Текст Сравнения СП 33.13330.2012 со СНиП 2.04.12-86 см. по ссылке.
- Примечание изготовителя базы данных.
____________________________________________________________________
Дата введения 2013-01-01
Сведения о своде правил
1 ИСПОЛНИТЕЛЬ - Инжиниринговая нефтегазовая компания - Всероссийский научно-исследовательский институт по строительству и эксплуатации трубопроводов, объектов ТЭК (ОАО ВНИИСТ)
2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 465 "Строительство"
3 ПОДГОТОВЛЕН к утверждению Департаментом архитектуры, строительства и градостроительной политики
4 УТВЕРЖДЕН приказом Министерства регионального развития Российской Федерации (Минрегион России) от 29 декабря 2011 г. N 621 и введен в действие с 01 января 2013 г.
Информация об изменениях к настоящему своду правил публикуется в ежегодно издаваемом информационном указателе "Национальные стандарты", а текст изменений и поправок - в ежемесячно издаваемых информационных указателях "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего свода правил соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячно издаваемом информационном указателе "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте разработчика (Минрегион России) в сети Интернет
Изменение N 1 внесено изготовителем базы данных
Введение
Актуализация выполнена авторским коллективом ОАО ВНИИСТ - канд. техн. наук В.В.Рождественский - руководитель темы, инж. В.П.Ханкин. Авторы разработки изменения N 1 - авторский коллектив АО ВНИИСТ (руководитель разработки - канд. техн. наук А.О.Иванцов; исполнители - канд. техн. наук С.В.Головин, Ю.В.Бешенков, О.Н.Головкина, А.Т.Назимов, Е.А.Фомина).
1 Область применения
Настоящий свод правил распространяется на стальные трубопроводы (в дальнейшем - трубопроводы) различного назначения номинальным диаметром до 1400 включ., предназначенные для транспортирования жидких и газообразных сред давлением до 10 МПа и температурой от минус 70 °С до плюс 450 °С включ., и устанавливает требования к расчету их на прочность и устойчивость.
Настоящий свод правил не распространяется на магистральные и промысловые газо- и нефтепроводы, технологические и шахтные трубопроводы, на трубопроводы, работающие под вакуумом и испытывающие динамические воздействия транспортируемой среды, трубопроводы особого назначения (атомных установок, передвижных агрегатов, гидро- и пневмотранспорта и др.), а также на трубопроводы, регламентированные в [1].
2 Нормативные ссылки
В настоящем своде правил приведены ссылки на следующие нормативные документы:
ГОСТ 12.1.007-76 ССБТ. Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности
ГОСТ 24856-2014 Арматура трубопроводная. Термины и определения
СП 14.13330.2014 "СНиП II-7-81* Строительство в сейсмических районах" (с изменением N 1)
СП 16.13330.2011 "СНиП II-23-81 Стальные конструкции" (с изменением N 1)
СП 20.13330.2011 "СНиП 2.01.07-85* Нагрузки и воздействия"
Примечание - При пользовании настоящим сводом правил целесообразно проверить действие ссылочных стандартов и классификаторов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте национального органа Российской Федерации по стандартизации в сети Интернет или по ежегодно издаваемому информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по соответствующим ежемесячно издаваемым информационным указателям, опубликованным в текущем году. Если ссылочный документ заменен (изменен), то при пользовании настоящим сводом правил следует руководствоваться замененным (измененным) документом. Если ссылочный материал отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.
3 Термины и определения
В настоящем своде правил применены следующие термины с соответствующими определениями:
3.1 анкер: Устройство, обеспечивающее стабильность проектного положения трубопровода на обводненных участках трассы;
3.2 балластировка трубопровода: Установка на трубопроводе устройств, обеспечивающих его проектное положение на обводненных участках трассы;
3.3 минимальная толщина стенки: Номинальная минус допуск на толщину стенки трубы;
3.4 номинальная толщина стенки трубы: Толщина стенки трубы, полученная из расчета на прочность под внутренним давлением и округленная до ближайшего большего значения, предусмотренного государственными стандартами или техническими условиями;
3.5 номинальный диаметр: Приблизительно равен внутреннему диаметру трубопровода, выраженному в миллиметрах и соответствующий ближайшему значению из ряда чисел, принятых в установленном порядке (не имеет единицы измерения), ГОСТ 24856;
3.6 рабочее давление: Наибольшее избыточное давление в данной точке трубопровода на всех предусмотренных проектом стационарных режимах работы трубопровода;
3.7 расчетная толщина стенки трубопровода: Толщина стенки, определяемая из расчета по заданным значениям расчетного давления, наружного диаметра трубы и расчетного сопротивления материала;
3.8 соединительные детали: Элементы трубопровода, предназначенные для изменения направления его оси, ответвления от него, изменения его диаметра, толщины стенки и герметизации (отвод, тройник, переход, переходное кольцо, днище (заглушка));
3.9 упругий изгиб: Изменение направления оси трубопровода (в вертикальной или горизонтальной плоскостях) без использования отводов.
4 Обозначения и сокращения
В настоящем своде правил приняты следующие обозначения и сокращения:
- ширина накладок соответственно магистральной части и ответвления тройникового соединения;
- наружный диаметр труб и соединительных деталей;
- наружный диаметр соответственно магистральной части и ответвления тройникового соединения;
- внутренний диаметр труб;
- высота эллиптической части заглушки;
- коэффициент повышения гибкости гнутых отводов;
- расчетные изгибающий момент и усилие на единицу длины продольного сечения трубопровода;
- коэффициент интенсификации напряжений;
- рабочее (нормативное) давление транспортируемой среды;
- нормативная ветровая нагрузка на единицу длины надземного трубопровода;
- нормативная гололедная нагрузка;
- нормативная снеговая нагрузка;
- нормативная нагрузка от веса транспортируемой среды;
- расчетные сопротивления материала труб и соединительных деталей соответственно по временному сопротивлению и пределу текучести;
- нормативные сопротивления материала труб и соединительных деталей соответственно по временному сопротивлению и пределу текучести;
- радиус кривизны отвода;
- радиус закругления тройника;
- расчетная толщина стенки труб и соединительных деталей;
- номинальная толщина стенки трубы соединительных деталей;
- толщина изоляционного (теплоизоляционного) покрытия трубопровода;
- коэффициент условий работы трубопровода;
- коэффициент надежности по нагрузке;
- коэффициент надежности по временному сопротивлению материала труб и соединительных деталей при нормальной температуре (20 °С);
- коэффициент надежности по пределу текучести материала труб и соединительных деталей при нормальной температуре (20 °С);
- коэффициент надежности по ответственности трубопровода;
- поправочный коэффициент надежности по материалу труб и соединительных деталей при расчетной температуре эксплуатации в расчетах по временному сопротивлению;
- поправочный коэффициент надежности по материалу труб и соединительных деталей при расчетной температуре эксплуатации в расчетах по пределу текучести;
- коэффициент надежности для труб и соединительных деталей в расчетах по временному сопротивлению;
- объемный вес транспортируемой среды;
- коэффициент несущей способности труб и соединительных деталей;
- геометрический параметр соответственно магистральной части, ответвления тройникового соединения и отвода;
- максимальное продольное напряжение от расчетных нагрузок и воздействий;
- максимальное (фибровое) суммарное продольное напряжение;
- продольное осевое напряжение от расчетных нагрузок и воздействий;
- параметр внутреннего давления соответственно магистральной части, ответвления тройникового соединения и отвода.
Испытание трубопроводов на плотность и прочность проводят соответственно требованиям СНИП. До начала испытаний, магистраль подвергают тщательному внешнему изучению.
Целью осмотра является выявление возможных отклонений от проекта, и, чтобы уяснить, готов ли трубопровод к предстоящим испытательным мероприятиям. При осмотре проводится:
- осмотр стыков;
- оценивается правильность монтажа арматуры;
- монтаж подвесок и опор;
- выяснение, насколько легко открываются запорные механизмы;
- определяются возможности удалить воздух из магистрали;
- наполнение водой и ее слив после испытаний.
Оптимальная температура для таких действий не ниже +15 градусов. До тестирования наружных систем, их нужно продуть. Так очиститься внутренняя часть от загрязнений. Внутреннюю часть на газопроводных магистралях проводят непосредственно перед их прокладкой.
Метод проведения опробования сразу намечают в проектной документации. Если этих указаний нет, то производят гидравлические испытания технологических трубопроводов водоснабжения или отопления на прочность и плотность.
Гидравлический способ поверки
Испытание технологических магистралей на прочность и плотность осуществляют пневматическим и гидравлическим методом. Опробование напорных сетей, проходящих в траншеях, выполняют два раза. Первый раз до засыпания и крепления арматурных элементов. А второй раз после монтажа гидрантов, предохраняющих клапанов.
Пробную проверку разрешают после подбивания пазух землей, засыпки водопроводных труб, упорных устройств, и выполнения остальных требований, предусмотренных Правилами Техники Безопасности и Промышленной Безопасности.
ВАЖНО! Пробные испытания конструкций из стали можно проводить после положительных итогов контроля качества сварных швов и изоляционной защиты. Сварочные и фланцевые стыки при проверочном давлении в 0,6 МПа не могут находиться в изоляции на дистанции 10 см от оси соединения во всех направлениях. Также они обязаны хорошо просматриваться.
Гидравлическая поверка на показатель прочности и плотности проверяются внутренним давлением. Его величину устанавливают в рабочем проекте. Во время проведения данного опробования на сети нужно до упора открыть задвижки.
Для такой работы и отключения испытуемой части сети, на технологическом трубопроводе ставят заглушки или фланцы «глухого» типа. Использовать с данной целью трубопровод без задвижек нельзя.
Длина проверяемых участков и время испытания
Трубопровод из железобетона и чугуна проверяют на участках протяженностью не больше одного километра. Полиэтиленовую сеть проверяют на участке протяженностью в 500 метров. Самый большой размер участка сети в этом виде испытания берется не больше 1000 метров.
Технологические трубопроводы из железобетона и металла должны подвергаться гидравлическому испытанию не менее 10 минут, а полиэтиленовые – не менее 30 минут. Далее показатель давления сбавляют до нормы рабочего, и система осматривается. Поддержка проверочного и рабочего давления на время осмотра и обнаружение «погрешностей» может проводиться подкачкой воды.
При условии, что в сооружении под влиянием проверочного давления не разорвались трубы и фасонные элементы, и не появилось протечек жидкости, то считают, что оно выдержало гидравлическое испытание.
Все выявленные дефекты необходимо устранить, а магистраль после этого следует поддать вторичному испытанию.
Проверки на плотность
Завершающее испытание технологических трубопроводов на прочность и плотность можно начинать, если после засыпания траншеи прошло не меньше суток. Для конструкций из железобетона это время увеличивают до 72 часов.
В доступных для просмотра местах преднамеренно протечек не выявляют, сеть считают проверенной гидравлическим испытанием, когда на ней нет нарушений целостности, и на уровне рабочего давления не появилось протечек жидкости. Протечки выявляют посредством следующей формулы:
q = Q/BT. В ней Т – это период старта поверки до мгновения возврата стрелки на манометре в изначальную позицию. Т = Т1-Т2. В – это коэффициент, который принимается за 1 (при снижении давления на показатель не больше 20% от поверочного).
Если на протяжении десяти минут этот показатель снижается от рабочего, то считают, что магистраль не прошла проверку. Q – это объем жидкости, которая нужна для того, чтобы восстановить напор. В ситуации недостаточного снижения напора, с сети сбрасывают воду.
Затем протечки находят по предоставленной формуле. Жидкость из системы разрешают сливать до окончания прописанного выше времени. При таких действиях объем слитой жидкости может выявиться больше фактически существующей протечки.
Когда заливают жидкостью технологический трубопровод в период зимы, то температурную разницу между трубами и жидкостью допускают в пределах десяти градусов. Финишную поверку в зимний сезон производят при температуре жидкости не меньше одного градуса.
Испытывать полный трубопровод без напора можно при присутствующем протоке. Это означает, что по трубам должна прогоняться жидкость для нагревания сети. В зимнее время системам проводят поверку только в ситуациях острой необходимости.
Проходить гидравлическую проверку на плотность обязаны все сети. При проверочном напоре, который не больше 0,8 МПа разрешают проводить поверку пневматическим способом.
Нормы СНИП
Проверку магистралей на плотность нужно выполнять по требованиям СНиП. Норму испытательного давления устанавливают в проекте.
К началу испытаний все соединительные места на внешней и внутренней части рекомендуют покрыть раствором из песка и цемента, но его перед нанесением выдерживают двое суток.
Все стоящие на системе задвижки во время проверки необходимо открыть до упора. Исключение составляют только задвижки, которые отключают сеть от разветвлений, они на этот срок могут стоять закрытыми. Но, на всякий случай на них лучше поставить сухие фланцы. Применять на этот момент заглушки для отсечения проверяемого куска от работающих систем не разрешают.
Заливать технологический трубопровод жидкостью при поверке нужно со сниженного участка. Это даст возможность создать хорошие условия для вывода воздушных образований из системы. Краны, которые служат для выведения воздуха, закрывают только окончательного выхода воздуха.
Онлайн калькуляторы
Правильность составления проекта или расчёта количества материала при строительстве дома очень важна. В теории задача, кажется, простой, но на практике процесс трудоёмкий, так как необходимо учесть особенности стройматериала или здания, а также климатические условия. Если вы не сильны в математике, на помощь вам придут специальные бесплатные онлайн-программы, которые мы собрали в этом разделе нашего сайта.
Строительные онлайн-калькуляторы — это удобный набор инструментов, функция которых автоматизировать и упростить типовые расчёты, а также сократить время их проведения. Требуется лишь знать несколько основных параметров, их не сложно определить при помощи рулетки, затем их нужно вставить в конкретную программу, которая произведёт необходимые математические вычисления и выдаст готовое решение.
Теоретически, при использовании калькуляторов, есть вероятность небольших погрешностей, и это стоит учитывать, проводя любые вычисления. Наш сервис позволит сэкономить не только ваше время, но и деньги, так как работа всех онлайн-калькуляторов направлена на определение оптимальных показателей, таких как: вес или количества строительных материалов, теплопотери и т.д.
Расчет трубы на прочность
С опорами, стойками, колоннами, емкостями из стальных труб и обечаек мы сталкиваемся на каждом шагу. Область использования кольцевого трубного профиля неимоверно широка: от дачных водопроводов, столбиков заборов и опор козырьков до магистральных нефтепроводов и газопроводов, .
. огромных колонн зданий и сооружений, корпусов самых разнообразных установок и резервуаров.
Труба, имея замкнутый контур, обладает одним очень важным преимуществом: она имеет значительно большую жесткость, чем открытые сечения швеллеров, уголков, С-профилей при одинаковых габаритных размерах. Это означает, что из труб конструкции получаются легче – их масса меньше!
Выполнить расчет трубы на прочность при приложенной осевой сжимающей нагрузке (довольно часто встречающаяся на практике схема) на первый взгляд довольно просто – поделил нагрузку на площадь сечения и сравнил полученные напряжения с допускаемыми. При растягивающей трубу силе этого будет достаточно. Но не в случае сжатия!
Есть понятие — «потеря общей устойчивости». Эту «потерю» следует проверить, чтобы избежать позднее серьезных потерь иного характера. Подробнее об общей устойчивости можете при желании почитать здесь. Специалисты – проектировщики и конструкторы об этом моменте хорошо осведомлены.
Но есть еще одна форма потери устойчивости, которую не многие проверяют – местная. Это когда жесткость стенки трубы «заканчивается» при приложении нагрузок раньше общей жесткости обечайки. Стенка как бы «подламывается» внутрь, при этом кольцевое сечение в этом месте локально значительно деформируется относительно исходных круговых форм.
Предложенная далее программа выполняет комплексный проверочный расчет трубы на прочность и устойчивость в Excel при воздействии внешних нагрузок и давлений на круглую обечайку.
Для справки: круглая обечайка – это лист, свернутый в цилиндр, кусок трубы без дна и крышки.
Расчет в Excel основан на материалах ГОСТ 14249-89 Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. (Издание (апрель 2003 г.) с Поправкой (ИУС 2-97, 4-2005)).
Цилиндрическая обечайка. Расчет в Excel.
Работу программы рассмотрим на примере простого часто задаваемого в Интернете вопроса: «Сколько килограммов вертикальной нагрузки должна нести 3-х метровая стойка-опора из 57-ой трубы (Ст3)?»
Исходные данные:
Значения для первых 5-и исходных параметров следует взять в ГОСТ 14249-89. По примечаниям к ячейкам их легко найти в документе.
В ячейки D8 – D10 записываются размеры трубы.
В ячейки D11– D15 пользователем задаются нагрузки, действующие на трубу.
При приложении избыточного давления изнутри обечайки значение наружного избыточного давления следует задать равным нулю.
Аналогично, при задании избыточного давления снаружи трубы значение внутреннего избыточного давления следует принять равным нулю.
В рассматриваемом примере к трубе приложена только центральная осевая сжимающая сила.
Внимание. В примечаниях к ячейкам столбца «Значения» содержатся ссылки на соответствующие номера приложений, таблиц, чертежей, пунктов, формул ГОСТ 14249-89.
Результаты расчетов:
Программа вычисляет коэффициенты нагрузок – отношения действующих нагрузок к допускаемым. Если полученное значение коэффициента больше единицы, то это означает, что труба перегружена.
В принципе, пользователю достаточно видеть только последнюю строку расчетов – суммарный коэффициент общей нагрузки, который учитывает совместное влияние всех сил, момента и давления.
По нормам примененного ГОСТа труба ø57×3,5 из Ст3 длиной 3 метра при указанной схеме закрепления концов «способна нести» 4700 Н или 479,1 кг центрально приложенной вертикальной нагрузки с запасом
Но стоит сместить нагрузку от оси на край сечения трубы – на 28,5 мм (что на практике может реально произойти), появится момент:
М =4700*0,0285=134 Нм
И программа выдаст результат превышения допустимых нагрузок на 10%:
Не стоит пренебрегать запасом прочности и устойчивости!
Всё — расчет в Excel трубы на прочность и устойчивость закончен.
Заключение
Конечно, примененный стандарт устанавливает нормы и методы именно для элементов сосудов и аппаратов, но что нам мешает распространить эту методику на другие области? Если вы разобрались в теме, и запас, заложенный в ГОСТе, считаете чрезмерно большим для вашего случая – замените значение коэффициента запаса устойчивости ny с 2,4 на 1,0. Программа выполнит расчет вообще без учета какого-либо запаса.
Значение 2,4, применяемое для рабочих условий сосудов, может служить в иных ситуациях просто ориентиром.
С другой стороны — очевидно, что, рассчитанные по нормативам для сосудов и аппаратов, стойки из трубы будут работать сверхнадежно!
Предложенный расчет трубы на прочность в Excel отличается простотой и универсальностью. С помощью программы можно выполнить проверку и трубопровода, и сосуда, и стойки, и опоры – любой детали, изготовленной из стальной круглой трубы (обечайки).
Уважающих труд автора прошу скачать файл с программой после подписки на анонсы статей в окне, размещенном наверху страницы или в конце статьи!
Расчет трубопроводов на прочность. Справочная книга
сканы: bap
обработка: Armin
Изд. 2 , перераб. и дополн. М., изд-во "Недра"
Книга посвящена в опросам прочностных расчетов различных трубопроводов нефтеперерабатывающих, нефтехимических и химических заводов и других промышленных предприятий, располагающих системой трубопроводов, а также трубопроводов, применяемых для транспорта нефти, газа и нефтепродуктов.
С единой точки зрения метода предельных состояний рассмотрены расчеты отдельных элементов трубопроводов, трубопроводов , работающих в условиях самокомпенсации температурных воздействий, трубопроводов, укладываемых на опоры, подземных и надземных магистральных трубопроводов, подземных трубопроводов, укладываемых в районах горных разработок, колебаний трубопроводов.
Книга содержит большое число расчетных формул, графиков и таблиц, систематизирующих и облегчающих труд проектировщика, и предназначена для инженеров и техников, работающих в области расчета, проектирования и монтажа трубопроводов различного назначения.
Оглавление
ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ РАСЧЕТА ПО ПРЕДЕЛЬНЫМ СОСТОЯНИЯМ
Основы расчета по предельным состояниям
Основные законы упруго-пластических деформаций
Ползучесть материалов
Колебания и усталость материалов
РАСЧЕТ ОТДЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ТРУБОПРОВОДОВ
Общпе положения
Расчет кривых труб на внутреннее давление
Расчет гибкости кривых труб
Расчет сварных из секторов кривых труб
Влияние внутреннего давления на гибкость кривых труб при изгибе
Напряжения в кривых трубах
Учет совместного воздействия внутреннего давления и изгиба
Расчет кривых труб на усталостную прочность
Расчет неусиленных тройников
Расчет усиленных тройников
Рекомендации по проектированию тройниковых соединений
Расчет конических переходов
Сферические заглушки
Линзовые компенсаторы
РАСЧЕТ ТРУБОПРОВОДОВ НА ТЕМПЕРАТУРНЫЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ
Основные понятия
Методы расчета трубопроводов на температурные воздействия
Расчет простых трубопроводов методом сил
Определение единичных перемещений плоских простых трубопроводов
Определение температурных перемещений плоских простых трубопроводов
Решение системы канонических уравнений способом Гаусса
Определение усилий в элементах плоских простых трубопроводов
Типовые схемы расчета плоских простых трубопроводов
Расчет плоских простых трубопроводов способом "упругого центра"
Формулы для расчета плоских простых трубопроводов различной конфигурации на температурные воздействия
Расчет плоских простых трубопроводов с шарнирами
Графики для определения вылета и упругого отпора П-образных компенсаторов
Приближенный способ расчета пространственных простых трубопроводов
на температурные воздействия
РАСЧЕТ ТРУБОПРОВОДОВ, УКЛАДЫВАЕМЫХ НА ОПОРЫ
Определение толщины стенки трубы
Определение допускаемого пролета трубопроводов
Определение нагрузок, действующих на опоры трубопроводов
РАСЧЕТ ПОДЗЕМНЫХ МАГИСТРАЛЬНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ
Основные положения
Силовые воздействия, влияющие на работу трубопроводов
Требования к трубам для магистральных трубопроводов
Определение толщины стенок труб магистральных трубопроводов
Минимально допустимая толщина стенок труб
Глубина заложения магистральных трубопроводов
Расчет анкерных креплений трубопроводов
Определение толщины стенок защитных кожухов для пропуска трубопроводов под железнодорожными насыпями
Расчет асбестоцементных труб
РАСЧЕТ НАДЗЕМНЫХ МАГИСТРАЛЬНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ
Общие положения
Основы расчета
Расчет балочных и консольных переходов
Расчет надземных трубопроводов при прокладке их "змейкой"
Расчет компенсаторов при надземной прокладке трубопроводов
Определение нагрузок , действующих на опоры надземных магистральных
трубопроводов
РАСЧЕТ ПОДЗЕМНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ, УКЛАДЫВАЕМЫХ В РАЙОНАХ ГОРНЫХ РАЗРАБОТОК
Основные положения
Характер деформаций земной поверхности в районах горных разработок
и их влияние на работу трубопроводов
Величина деформаций земной поверхности
Продолжительность процесса сдвижения земной поверхности
Безопасная глубина подработки
Определение деформаций земной поверхности применительно к
расчету трубопроводов
Расчет трубопроводов
Конструктивные мероприятия по защите трубопроводов от вредного
влияния горных разработок
РАСЧЕТ ТРУБОПРОВОДОВ НА КОЛЕБАНИЯ
Собственные частоты колебаний трубопроводов, лежащих на жестких опорах
Собственные частоты колебаний трубопроводов, имеющих упругие опоры
Собственная частота колебаний Л-образного компенсатора
Собственные частоты колебаний арочных трубопроводов
Колебания висячих трубопроводов
Динамическое действие ветровой нагрузки на трубопроводы
Мероприятия по уменьшению колебаний
Расчет трубопроводов на сейсмические воздействия
Приложения
Приложение I. Геометрические характеристики и вес труб
Приложение II. Значения модулей упругости и коэффициентов линейного расширения трубных сталей
Приложение III. Механические характеристики металла труб в состоянии поставки
Читайте также: