Расчет толщины стенки трубопровода
Пример расчета.
Исходные данные:
Трубы стальные прямошовные электросварные ГОСТ 20295-85, из стали 17Г1С по ГОСТ 192811-89* в ППУ изоляции, Дн=530х9мм;
Расчетное давление Р=1,6МПа;
Расчетная температура Т=150С°;
Срок службы теплосети tс=30лет.
В соответствии с РД 153-34.1-17.465-00 принимаем агрессивность сетевой воды (трубопроводы тепловых сетей) как допустимую скорость коррозии V1=0,085мм/год.
Расчет.
Номинальная толщина стенки прямой трубы должна быть не менее определяемой по формуле:
где Sr — расчетная толщина стенки трубопровода по заданным значениям расчетного давления и номинального допускаемого напряжения.
Sr = P*Da/(2φ*+P) , мм
где Р — расчетное давление — 1,6МПа;
Da — наружный диаметр трубы, мм;
φ — коэффициент прочности продольного сварного соединения. В соответствии с п.4.2.1.1 РД-10-249-98 принимается φ=1;
— номинальное допустимое напряжение для стали 17Г1С и температуры Т=150С° принимается равным 171МПа (табл. 2.2 РД-10-249-98).
С — суммарная прибавка к расчетной толщине стенки трубопровода.
С = С1+С2 , мм
где С1 — минимальное отклонение толщины стенки трубы принимается по ГОСТ 19903-74;
С2 — эксплуатационная прибавка на коррозию.
С2 = С21+С22
Sr = P*Da/(2φ*+P) = 1,6*530/(2*1*171+1,6) = 848/343,6 = 2,47мм
С1 = -0,8мм для диапазона толщиной 7,5-10мм (ГОСТ 19903-74 табл.3)
В соответствии с СТО РОСТЕХЭКСПЕРТИЗА 10.001-2009 при сроке службы 30 лет прибавка на коррозию составит
С22 = tc*V1 = 30*0,085 = 2,55мм
Учитывая п.5.4.9 СТО РОСТЕХЭКСПЕРТИЗА 10.001-2009 принимается V2=0.
С22 = tc*V2 = 30*0 =0мм ;
С2 = 2,55 + 0 = 2,55мм .
Для Дн=530 из стали 17Г1С.
Sr = 2,47мм; С1 = 0,8мм; С2 = 2,55мм.
Sтреб. = 2,47 + 0,8+ 2,55 = 5,82мм .
Расчет производится по Нормам расчета на прочность стационарных котлов и трубопроводов пара и горячей воды РД-10-249-98., и ТЕПЛОВЫЕ СЕТИ. Нормы и методы расчета на прочность СТО РОСТЕХЭКСПЕРТИЗА 10.001-2009. Пример расчета. …
Источник: spravkidoc.ru
Расчет толщины стенок трубопровода
При проектировании трубопровода всегда возникает необходимость учета его эксплуатационных качеств и себестоимости всей системы. Важный элемент момент — это себестоимость его главного элемента — труб. Трубы должны быть, с одной стороны, достаточно прочными, чтобы перекачивать по ним нефть или нефтепродукты с расчетным давлением. Но при этом они не должны быть слишком дорогими. Поэтому еще на стадии проектирования трубопровода встает задача расчета прочности и, как следствие, толщины стенок магистрального трубопровода.
На трубу, по которой двигается нефть, влияют разные факторы, но принципиальное значение для оценки необходимой толщины стенок имеет внутреннее давление. Вместе с тем, необходимо учитывать и свойства материала, из которого сделана труба, в частности, расчетное сопротивление растяжению. Все эти параметры на стадии проектирования рассчитываются согласно соответствующим Строительным Нормам и Правилам (СНиП).
Расчетное сопротивление растяжению неразрывно связано со свойствами самого металла, из которого делалась труба. Еще на стадии выплавки стали в заводских условиях делаются соответствующие необходимые анализы и их результат указывается в соответствующем сертификате на сталь. Специалисты также говорят о классе прочности стали.
Однако стальная труба будет эксплуатироваться в условиях, которые будут далекими от идеальных, и прежде всего необходимо учитывать коррозию, как с внешней стороны, так и внутри самой трубы. Для оценки агрессивности среды, в которой будет работать трубопровод, производятся специальные анализы в ходе инженерно-геологического изучения грунтов по проектируемой трассе нефтепровода.
Также изучается агрессивность перекачиваемого продукта по отношению к стали. Продукт может быть слабоагрессивным, поражая сталь на глубину менее 0,01 мм в год, а может быть очень агрессивным, тогда скорость поражения будет превышать 0,5 мм в год, то есть быстрее в 50 раз.
Большое значение может иметь поведение стали при переменных термических нагрузках, например, при нагревании и охлаждении, а также в случае, если в трубе перекачивается горячая жидкость, а ее внешняя поверхность находится в низкотемпературной среде.
Все эти исследования проводятся на чистой стали, без учета наносимых изолирующих покрытий, то есть в самых тяжелых для трубы условиях. В зависимости от результатов исследований, инженеры приходят к необходимости добавления в расчеты толщины стенки специальных коррелирующих коэффициентов. Учитывается также и такой важный параметр, как расчетное время эксплуатации трубопровода, которое может измеряться десятилетиями.
Все указанные параметры в итоге позволяют рассчитать толщину стенки трубопровода, с учетом выбранного внешнего диаметра труб и рабочего давления в системе. Следует учесть, что все данные расчеты служат для оценки параметров проектируемого трубопровода. До начала строительства должны пройти тестовые испытания конкретных труб, возможно, какие-то решения будут изменены или вместо одних технических решений будут реализованы другие.
Расчет толщины стенок трубопровода При проектировании трубопровода всегда возникает необходимость учета его эксплуатационных качеств и себестоимости всей системы. Важный элемент момент — это
Источник: discoverrussia.interfax.ru
Расчет трубы на прочность
. 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.
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 трубы на прочность и устойчивость. Расчет в Excel суммарного влияния внешних нагрузок – сил, моментов и давлений на прочность круглых обечаек.
Источник: al-vo.ru
Онлайн калькулятор по расчету исполнительной толщины стенки цилиндрической обечайки, нагруженной внутренним давлением.
Калькулятор онлайн рассчитывает минимальную расчетную толщину стенки и исполнительную толщину стенки цилиндрической обечайки согласно ГОСТ-52857.2-2007 [1].
Расчетная температура стенки T, °С
Внутренний диаметр обечайки D, мм
сталь аустенитного класса
сталь аустенито-ферритного класса
алюминий и его сплавы
медь и ее сплавы
титан и его сплавы
определение допускаемого напряжения – стандарное значение
[σ] = – пользовательское значениеидет расчет суммы прибавок к расчетной толщине
идет определение расчетной толщины стенки обечайки
идет расчет исполнительной толщины стенки обечайки
идет расчет числа для проверки условий применимости
идет проверка условия применения расчетных формул
Спасибо, что не прошели мимо!
I. Порядок действий при расчете минимальной толщины стенки обечайки:
- Для проведения расчета требуется ввести расчетное давление p, расчетную температуру T, внутренний диаметр D, соответствующие прибавки к толщине стенки c1, c2, c3 и коэффициент прочности продольного сварного шва, который как правило равен единице. Также необходимо выбрать марку материала, из которого будет изготовлена обечайка.
- По введенным данным программа автоматически вычисляет допускаемые напряжения для выбранного материала при расчетной температуре, согласно ГОСТ-52857.1-2007 или можно ввести свое значение. выбрав соответствующую опцию.
- В результате расчета программа в режиме онлайн выдает исполнительную и расчетную толщину стенки, а также проверяет условия применимости формул.
- На рисунке справа приведены необходимые размеры.
- Использование данного онлайн калькулятора позволяет рассчитать необходимую минимальную толщину стенки обечайки под действием внутреннего давления согласно ГОСТ-52857.2-2007 по известным величинам расчетного давления, расчетной температуры, внутреннего диаметра и марки материала.
- Допускаемые напряжения определены согласно ГОСТ-52857.1-2007.
Онлайн расчет исполнительной толщины стенки цилиндрической обечайки, нагруженной внутренним избыточным давлением, по ГОСТ 52857.2
Источник: cae-cube.ru
ПроСопромат.ру
Технический портал, посвященный Сопромату и истории его создания
Пример расчета трубопровода
Расчет стальных труб наружных сетей водоснабжения и водоотведения. Расчет трубопровода.
Требуется: выбрать марку, группу и категорию стали и определить толщину стенки стального водовода диаметром 900 мм (de=0,92м) для следующих условий строительства и эксплуатации:
— расчетное внутреннее давление р=2,5 МПа,
— глубина заложения (до верха трубы) h=3 м,
— по степени ответственности водовод относится к 1 классу,
— прокладка в траншее с откосами 1:1,5 с шириной по дну 1,4 м на плоском грунтовом основании с нормальной степенью уплотнения грунтов засыпки,
— грунты: гравелистые пески средней крупности (Гэ- I) с нормативным удельным весом γn=16,7 кн/м 3 и модулем деформации Е=7 МПа,
— расчетная транспортная нагрузка НГ-60,
— расчетная температура наружного воздуха в районе строительства
— на водоводе установлена противовакуумная аппаратура.
1.Определение внешних нагрузок
где: b=1,4+2∙1,5∙0,92=4,16 м,
B=0,125E=0,125∙7=0,875 МПа,
k=1,
Нагрузки от НГ-60 и веса жидкости принимаем:
F=9,5 кН/м и F=3,55 кН/м.
Ограничимся вариантом стали ВСт3пс2 с Ry= 223 МПа.
Из условия прочности:
Удовлетворяет уравнению t1 =6 мм.
Из расчета по деформации:
Удовлетворяет уравнению t2 ≥7 мм.
Расчет на внутреннее давление требует меньшей толщины стенки, а условие устойчивости удовлетворяется.
Значит, принимаем трубу Ø920 толщиной стенки t=7 мм из стали ВСт3пс2.
Таким образом, укладка в узкую прорезь позволяет снизить толщину стенки на 1мм, что дает экономию стали 22,4 тонны на 1км трубопровода.
ПроСопромат.ру Технический портал, посвященный Сопромату и истории его создания Пример расчета трубопровода Расчет стальных труб наружных сетей водоснабжения и водоотведения. Расчет
Источник: www.prosopromat.ru
Станьте первым!