НАГРУЗКИ И ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ТРУБОПРОВОДЫ

1. Собственный вес трубопровода, учитываемый в расчетах как вес единицы длины трубопровода

, (1)

где n – коэффициент надёжности по нагрузке (n = 1,1g_ст – удельный вес стали, Н/м³.

2. Вес изоляционного покрытия и различных устройств, которые могут быть на трубопроводе. Для надземных трубопроводов ориентировочно можно принимать равным, примерно, 10% от собственного веса трубы. Точнее вес изоляционного покрытия определяют по формуле

, (2)

где n – коэффициент надёжности по нагрузке (n=1,1); g_из – удельный вес материала изоляции, Н/м³; D_из и D_н – соответственно диаметр изолированного трубопровода и его наружный диаметр, м.

3. Давление грунта на единицу длины трубопровода. Для практических расчётов можно определять по формуле

, (3)

где n – коэффициент надёжности по нагрузке (n = 1,2); g_гр – удельный вес грунта, Н/м³; h_ср – средняя глубина заложения оси трубопровода, м; D_из – диаметр изолированного трубопровода, м.

4. Гидростатическое давление воды на единицу длины трубопровода, определяемое весом столба жидкости над подводным трубопроводом

, (4)

где n – коэффициент надёжности по нагрузке (n = 1,0); g_в – удельный вес воды с учётом засоленности и наличия взвешенных частиц, Н/м³; h – высота столба воды над рассматриваемой точкой, м; D_ф – диаметр изолированного и футерованного трубопровода, м.

5. Выталкивающая сила воды, приходящаяся на единицу длины полностью погруженного в воду трубопровода

, (5)

где D_ф – наружный диаметр трубы с учётом изоляционного покрытия и футеровки, м; g_в – удельный вес воды с учётом засоленности и наличия взвешенных частиц, Н/м³;

6. Воздействие предварительного напряжения, создаваемое за счёт упругого изгиба при поворотах оси трубопровода

, (6)

где – максимальное продольное напряжение в стенках трубы, обусловленное изгибом трубопровода, МПа; Е – модуль упругости (Е = 206000 МПа); D_н – наружный диаметр трубопровода, м; r – радиус изгиба оси трубопровода, м.

К длительным временнымнагрузкам относятся следующие:

1. Внутреннее давление, которое устанавливается проектом. Внутреннее давление создаёт в стенках трубопровода кольцевые и продольные напряжения. Кольцевые напряжения определяют по формуле

, (7)

где n – коэффициент перегрузки по внутреннему давлению (n = 1,1; 1,15); Р – нормативное значение внутреннего давления, МПа; D_вн – внутренний диаметр трубы, м; d – толщина стенки трубы, м.

Продольные напряжения в стенке трубы от внутреннего давления определяются по формуле

, (8)

где m – коэффициент поперечной деформации (коэффициент Пауссона). Для сталей , т.е. среднее значение .

2. Вес перекачиваемого продукта на единицу длины трубопровода определяют по формуле

, (9)

где n – коэффициент надёжности по нагрузке (n = 1); r_н – плотность транспортируемой нефти, кг/м³; g – ускорение свободного падения, м/с²; D_вн – внутренний диаметр трубы, м.

3. Температурные воздействия, которые при невозможности деформаций вызывают в стенках трубопровода продольные напряжения

, (10)

где a – коэффициент линейного расширения (a = 12·10^-6 1/град); Е – модуль упругости, МПа; , здесь t_э – максимально или минимально возможная температура стенок трубы при эксплуатации; t_ф – наименьшая или наибольшая температура, при которой фиксируется расчётная схема трубопровода (температура окружающего воздуха при замыкании сварных стыков).