ПРОЧНОСТНОЙ РАСЧЕТ УЧАСТКА МАГИСТРАЛЬНОГО НАДЗЕМНОГО ТРУБОПРОВОДА

В работе был проведен проверочный прочностной расчет типового участка магистрального надземного трубопровода для транспортировки газа (далее трубопровод) (рис. 1).

 

Рис. 1. Общий вид трубопровода

 

В универсальной программной системе конечно-элементного анализа ANSYS была построена расчетная модель участка трубопровода, к которому были приложены расчетные нагрузки и воздействия согласно СП 36.13330.2012 и СП 20.13330.2011. По результатам расчета полученные напряжения были сравнены с допускаемыми напряжениями, и сделан вывод о напряженно-деформированном состоянии участка.

Основными конструктивными элементами типового участка трубопровода являются (рис. 2):
- прямолинейные участки;
- слабоизогнутые компенсаторы.

 

а) прямолинейный участок	б) слабоизогнутый компенсатор
Рис. 2. Основные конструктивные элементы

 

Трубопровод имеет следующие виды опор (рис. 3):
- «мертвые», ограничивающие участки трубопровода;
- «продольно-подвижные», расположенные между слабоизогнутым компенсатором и «мертвой» опорой;
- «свободно-подвижные», расположенные в зоне слабоизогнутого компенсатора.
Расстояние между опорами около 15 м.

 

а) неподвижная (мертвая) опора	б) продольно-подвижная опора	в) свободно-подвижная опора
Рис. 3. Виды опор

 

Для определения зон с максимальными эквивалентными напряжениями были проведены расчеты для летнего (расчетная температура +40°С) и зимнего (расчетная температура -60°С) периода.

Максимальные эквивалентные напряжения возникают на вершине компенсатора, в основной трубе, составляют 275 МПа в летний (рис. 4) и 288 МПа в зимний (рис. 5) период.

 

Рис. 4. Карта распределения эквивалентных напряжений в летний период, [Па]

 

Рис. 5. Карта распределения эквивалентных напряжений в зимний период, [Па]

 

Наибольшие суммарные перемещения возникают в вершине компенсатора, составляют 0,4 м в летний (рис. 6) и 0,8 м в зимний (рис. 7) период.

 

Рис. 6. Карта распределения суммарных перемещений в летний период (масштабный коэффициент 10), [м]

 

Рис. 7. Карта распределения суммарных перемещений в зимний период (масштабный коэффициент 10), [м]

 

 Результаты расчетов участка сведены в табл. 1.

 

Таблица 1. Результаты расчета участка

Расчетная температура, [°С]	Эквивалентные напряжения, [МПа]	Суммарное перемещение, [м]
+ 40	275	0,4
- 60	288	0,8

 

Выводы:

1) При рабочих параметрах эксплуатации расчетные напряжения не превышают допускаемых напряжений R₁ = 336 МПа. Эксплуатация участка возможна при проектных параметрах. Минимальный коэффициент запаса составляет 1,1.

2) При температуре -60 °С возможно наваливание трубы на стойки опоры в вершине компенсатора.

 

скачать "ПРОЧНОСТНОЙ РАСЧЕТ УЧАСТКА МАГИСТРАЛЬНОГО НАДЗЕМНОГО ТРУБОПРОВОДА"