Кольцевое напряжение в трубе что это

Содержание

Определение напряжений в трубопроводе.
Большая Энциклопедия Нефти и Газа
Кольцевое напряжение
Определение напряжений в стенке трубопровода

Определение напряжений в трубопроводе.

Трубопровод, уложенный в грунт, находится под воздействием внешних сил. Эти силы вызывают сложные напряжения в теле трубы и стыковых соединениях.

В результате действия внутреннего давления в теле трубы возникают следующие главные нормальные напряжения; продольные, кольцевое, радиальное. (см. рис. 1).

2.1. Определяется радиальное напряжение, обусловленное внутренним давлением, равное ему по величине и противоположное по направлению

Рис.1. Напряжение в теле трубы

2.2. Определяется по формуле Мариотта кольцевое напряжение, возникающее в трубе под действием внутреннего и внешнего давлений.

Где d – внутренний диаметр трубы, м

= 240,0

2.3. Определяется продольное напряжение, возникающее от внутреннего давления

где μ – коэффициент Пуассона (коэффициент поперечного сужения при продольном растяжении). Для стали μ = 0,3

= 72,0 МПа

2.4. Определяется по формуле Гука продольное напряжение, возникающее вследствие изменения температуры трубопровода

Где α – коэффициент линейного расширения металла, град -1 . Для стали α = 000012 град -1 =

E – модуль упругости стали при растяжении, сжатии и изгибе трубы (модуль Юнга), МПа.

T₁ – наименьшая температура грунта на глубине укладки трубы, К;

T₂ – температура воздуха во время укладки трубопровода в траншею, К;

2.5. Определяются продольные напряжения, появляющиеся в трубе при ее холодном упругом изгибе, который является следствием неровностей рельефа

Где ρ_и — радиус изгиба трубы, м. В соответствии со СНиП III – 42-80 * радиус изгиба трубы равен не менее 1000 D_y – условный диаметр трубопровода. У проектируемого газопровода ρ_и = 1000 м.

Проверка прочности трубопровода при эксплуатации

При эксплуатации трубопровода совместное действие внутреннего давления и изгибающих условий может вызвать гораздо большие суммарные напряжения в продольном направлении трубы, чем в момент испытаний. Уязвимым местом трубопровода в этом случае могут оказаться поперечные сварные швы. Прочность поперечных сварных швов в наиболее тяжелый период эксплуатации проверяют из условия, что суммарная продольная нагрузка должна быть меньше расчетного сопротивления трубы (так называемой несущей способности трубы).

Где n_p, n_t, n_p_и – коэффициенты перегрузки, которые при учете совместного действия могут быть приняты равными единице.

Прочность трубопровода при эксплуатации обеспечена.

Источник

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Кольцевое напряжение

Кольцевые напряжения возникает от давления среди не стенки цилиндра. [16]

Кольцевое напряжение б в сосуде согласно ( 20) [ 3J при — 1 0 ( автоматическая сварка под слоем флюса) а) для тонкостенного сосуда при S — 0 5 ( Х) н -) — 0 5 ( 426 — 376) — 25 мм. [17]

Кольцевые напряжения в стенках труб от воздействия внутреннего давления примерно в 1 5 — 2 раза ниже предела текучести и нормального сопротивления при работе металла труб на разрыв. [19]

Читайте так же: Индикатор медных труб 6 букв

Кольцевое напряжение ok не должно превышать одоп. [20]

Кольцевые напряжения ( эпюры напряжений приведены на фиг. По мере удаления от сварного шва величина напряжений быстро падает. [21]

Кольцевые напряжения подсчитываются довольно точно и являются практически постоянными, зависящими только от внутреннего давления транспортируемого продукта. Продольные же напряжения непостоянны и зависят от ряда факторов, в том числе случайных, и поэтому не могут быть точно определены. [22]

Кольцевые напряжения имеют местный характер и при статической работе колен не оказывают влияния на их прочность. Таким образом, при расчете колен компенсаторов с ограниченным числом циклов изменения напряженного состояния кольцевые напряжения, возникающие при изгибе, можно не учитывать. [23]

Кольцевое напряжение в оболочке в первом приближении пропорционально внутреннему давлению, которое также определяет форму, приобретаемую им во время перевозки. Поэтому при его эксплуатации следует ориентироваться на оптимальное давление, а не на номинальный объем. Это давление, по-видимому, зависит от плотности транспортируемой жидкости, от того, движется ли дракон в морской или в пресной воде, от температуры воды во время налива. [24]

Кольцевое напряжение — напряжение в стенке трубы, действующее по окружности в плоскости, перпендикулярной к продольной оси трубы, и вызываемое давлением среды, движущейся по трубе. [25]

Кольцевые напряжения ст2 имеют максимальное значение в нижней части корпуса, где давление на цилиндрическую оболочку складывается из гидростатического давления жидкости и избыточного давления в газовом пространстве. [26]

Кольцевые напряжения в несущих огнеупорных слоях футеровки определяют по формулам (20.35), (20.68), (20.69); полученные сжимающие напряжения сравниваются с расчетными сопротивлениями для огнеупорных материалов. [28]

Кольцевые напряжения в прямолинейных трубах по всему периметру поперечного сечения распределяются равномерно. Кольцевые напряжения в криволинейных трубах распределяются по поперечному сечению неравномерно. [29]

Кольцевые напряжения в несущих огнеупорных слоях футеровки определяют по формулам (13.48), (13.87), (13.88); полученные сжимающие напряжения сравниваются с расчетными сопротивлениями для огнеупорных материалов. [30]

Источник

Определение напряжений в стенке трубопровода

При определении напряженного состояния стенки магистрального трубопровода учитываются только те напряжения, которые влияют на разрушение. Экспериментально установлено, что к ним относятся кольцевые напряжения от внутреннего давления и продольные напряжения (рисунок 26).

Рисунок 26. Напряженное состояние в стенке трубы магистрального трубопровода.

В качестве расчетной схемы трубопровода принимается тонкостенная цилиндрическая оболочка. Для тонкостенных конструкций полагается, что напряжения равны по толщине стенки, рассматриваемого сечения.

Кольцевые напряжения определяются из условия равновесия части трубы, отсеченной плоскостью, проходящей через ось трубы (рисунок 27).

Рисунок 27. Расчетная схема для определения кольцевых напряжений.

Условие равновесия отсеченной части в проекциях сил на горизонтальную ось х будет формулироваться, как равенство сил от внутреннего давления в трубе p внутренним силам в сечении N_кц

Читайте так же: Говорящая труба из повести котлован 5 букв

, (8.32)

где N_кц – нормальная сила в осевом сечении, приходящаяся на единицу продольной длины цилиндрической оболочки, Н/м;

p – внутреннее давление в трубопроводе, Па;

D_вн – внутренний диаметр трубы,м.

Нормальная сила при равномерном распределении напряжений по толщине стенки определяется выражением

, (8.33)

где — толщина стенки трубопровода, м;

— кольцевые напряжения, Па.

Подставляя выражение (8.33) в (8.32) получаем формулу для вычисления нормативных кольцевых напряжений

(8.34)

Расчетные кольцевые напряжения будут вычисляться с учетом коэффициента надежности по внутреннему давлению в трубопроводе n

(8.35)

Продольные напряжения возникают в поперечных сечениях трубы, т.е. распределены по кольцу, ограниченному наружной и внутренней окружностью, и, в частности, от внутреннего давления р будут вычисляться в зависимость от заданной расчетной схемы. На рисунке 28 показана расчетная схема для случая, когда давление в трубе р действует на поперечное сечение трубы, как на заглушку.

Рисунок 28. Расчетная схема для определения продольных напряжений.

В этом случае для определения продольных напряжений рассматривают условие равновесия элемента трубы от сил направленных вдоль его оси. Проекция сил от внутреннего давления р на заглушку равна продольной силе N_пр в поперечном сечении трубы

(8.36)

Продольная сила при равномерном распределении напряжений по толщине стенки определяется выражением

(8.37)

Подставляя (8.35) в (8.36) получаем выражение для продольных напряжений

(8.38)

или с учетом того, что внутренний диаметр трубы намного больше её толщины

(8.39)

Таким образом, кольцевые напряжения от внутреннего давления в трубе (8.34) практически в два раза больше продольных напряжений (8.39)

(8.40)

В частном случае, на участке подземного прямолинейного трубопровода, который можно считать защемленным, т.е. когда отсутствуют продольные перемещения поперечных сечений трубопровода, продольные напряжения будут возникать от температурных воздействий и от внутреннего давления, которое, действуя на внутреннюю стенку, стремится увеличить трубу в радиальном направлении и уменьшить её длину в осевом направлении.

В СНиП 2.05.06-85 приведена формула для определения для такого частного случая с учетом упругопластического характера деформаций трубопровода

(8.41)

где — температурный коэффициент линейного расширения;

— температурный перепад в стенке трубы.

В этой формуле, с учетом упругопластичности материала необходимо использовать пластический модуль деформаций Е_пл и коэффициент поперечных деформаций , которые определяются, с учетом двухосного напряженного состояния в стенке трубы, по интенсивности напряжений и деформаций