Стояки трубопроводов
Проектирование и расчет стояков в общем проекте транспортной трубопроводной сети выносятся в отдельное производство. Однако их рассчитывают, исходя из общих условий трубопровода, его конфигурации. Принимают ко вниманию также особенности дна водоема, его условия, кот. будут оказывать влияние на установку стояка и его функционирование.
Стояки для систем трубопроводов надо рассчитывать на прочностные св-ва. Они должны выдерживать внутр. давление при учете действия из вне – от волн, течения и проч.
Также учитывают величины ветровых нагрузок на стояк. Он должен выдерживать их и не смещаться. Величины нагрузок ветра для стояка рассчитывают аналогично с методикой, используемой для расчета платформ. Притом, однако, принимают к сведению возможную вибрацию стояка, кот. имеет большее относит. удлинение в результате цикличных ветровых нагрузок.
В том случае, когда стояк может отклоняться от основной вертикали на значит. длину, то надо принять к сведению возможное появление ударных нагрузок, кот. вызваны давлением волны на стояк.
Незащищенные или открытые стояки могут иметь вибрации, вызванные цикличными нагрузками течения. При их расчете это стоит учитывать.
При расчетах стояка надо помнить, что нагрузки, приходящиеся на него в водной среде, чаще всего неоднородны. Действуют они в большинстве случаев в совокупности. Так действие волн совмещается с силой течения, ветра и т.п. Ведя расчет, данные условия обязательно принимают к сведению.
Если укладывание труб системы ведется с помощью трубоукладочной баржи и стояк также инсталлируется с баржи, то надо принимать к сведению при расчете возможные колебания судна на волнах. Эти колебания нельзя устранить и они оказывают определенное влияние на ход инсталляции элементов системы.
Защ. покрытия трубопроводов и стояков при устройстве рассчитывают на случайные нагрузки. Такие имеют место быть даже в несудоходных водоемах, а в судоходных не исключены практически никогда. Это могут быть случайные сильные удары от опускающихся якорей судна, удары от траловых досок, падение крупногабаритных предметов и проч.
Когда при устройстве стояков на платформах для них предусмотрены защищающие ограждения предохраняющие от навалов судна и прочих воздействий мех. характера, то принято вести индивидуальный расчет от повреждений на само ограждение.
По водоемам, кот. могут подвергаться в зимнее время сильному замерзанию, а в весеннее время ледоходу, принимают к сведению при расчетах возможное покрытие стояка льдом (намерзание), навал на него льда, а также контакт со льдом самого трубопровода по мелководным участкам.
Расчет на разрушение для трубопроводов и стояков требует принятия след. видов разрушения и защиты от них:
— излишний прогиб трубы;
— выпячивание стенки;
— разрушение трубы под действием эффекта «усталости» материала;
— разрушение или дефект утяжеляющего балласта;
— непреднамеренная отстыковка балласта;
— потеря устойчивости трубы к внеш. факторам (местная).
Большое значение для системы трубопровода имеет толщина трубных стенок. От этого во многом зависит устойчивость ТП к нагрузкам и давлению сырья изнутри. Но также при расчетах толщины следует руководствоваться и экономическими причинами. Экономия материала также важна. Кроме того, увеличение расхода материала приведет к повышенным денежным расходам производителя, что не всегда целесообразно. Для расчета толщины стенок существуют опред. нормативы, каких надо придерживаться, в т.ч. санитарные нормативы. Учитывают при расчетах и показатель внутр. давления сырья на трубопровод.
Для рассчитываемой трубы нельзя, чтобы показатель ее сплющивания от изгиба превышал значение в 1 проц. Этот показатель допуска имеет отношение к деформациям, какие могут возникать в ходе эксплуатирования трубопроводной системы. К примеру, для показателей кривизны.
После-монтажная проверка трубопроводов.
Монтирование любого инженерного сооружения невозможно принимать без тщательной проверки. Для ведения проверок существуют опред. нормативы. В ходе проверки оценивают качество произведенных работ, прочность трубопровода, деформации, соответствие его заявленным характеристикам и проч. Для каждого из вида проверок существуют свои предельные расчеты и нормы. Ведут проверки в составе комиссии с участием ответственных сотрудников и инженеров участка. Все данные заносятся в соотв. документы. Если трубопровод в полной мере соответствует всем заявленным нормам и качественно выполнен, то проверка считается пройденной и его можно запускать в эксплуатацию. Осуществлять запуск трубопровода, его отдельных отрезков или элементов без предварительной проверки категорически нельзя.
При подборе толщины стенок труб системы принимают к сведению возможные допуски на коррозию. Такой допуск нельзя включать в толщину трубы по номиналу, кот. задействуется для опред. показателя напряжения.
При проведении расчетов трубопровода на прогиб и напряжение не принимается влияние, оказываемое бетонным покрытием напрямую на трубопровод. Однако покрытие, кот. имеет свойство повышать жесткость трубопровода при расчетах учитывается.
Во время эксплуатирования трубопровода в нем могут возникнуть, так называемые, сжимающие напряжения. Они могут приводить к порче стенок и снижению их стойкости. Происходит эффект, кот. называется выпучиванием. Снижение устойчивости труб есть результат ряда факторов:
— повышение внеш. давления и неспособность трубы (или участка трубы) его выдержать. Сюда же можно отнести повышение осевого усилия, рост показателя изгиб. момента;
— распространение выпучивания, возникшего в результате др. дефекта или под действием внеш. факторов;
— снижение стойкости стенок труб под влиянием их суммарного сжатия (наподобие стержня).
Надо принимать к сведению, что в процессе укладывания трубопровод также может подвергаться разным нагрузкам. Они могут различаться по силе, по воздействию и направленности. Остаточная деформация в ходе монтирования по показателям не должна быть выше нормативных. Это контролируют специально. Иначе в случае излишних или неправильных нагрузок качество укладываемого трубопровода может нарушиться. В водной среде это может иметь чрезвычайные последствия как для безаварийной работы всей системы, так и экономические.
Под действием внеш. факторов – ветра, течения воды, волн – могут происходить колебания трубопровода и стояков. Чтобы снизить их негативное влияние, для данных элементов системы также проводится расчет на усталость материала. Особенное внимание нужно обратить к тем участкам или элементам, кот. провисают и могут приходить в движение из-за вихревого обтекания потоками.
Для стояков самые распространенные напряжения связаны с периодическими подвижками платформы, кот. так или иначе возникают, силовым действием волн, естеств. вибрациями от течения или ветра.
Расчет на усталость важен и тем элементам трубопроводной системы, кот. находятся в зоне вероятного влияния концентраций напряжений.
Весь трубопровод рассчитывается на выносливость, если имеется факт наличия усталостных напряжений. Расчет ведется по многолетним показателям и на долгий срок.
При строительстве возможно укладывать трубопроводы прямо на дно или с заглублением. При обеспечении заглубления надо максим. соблюдать допускаемую кривизну трубопровода, когда он опускается на дно, в траншею. Притом следует отмечать и возможное влияние работы траншеераскопщика на трубопровод и самого тех. процесса заглубления. Особенно сильно негативному влиянию может быть подвержено зашитное покрытие трубопровода. Все рисковые факторы надо минимизировать.
Для стояка также производится расчет на местн. выпучивание трубных стенок, кот. вызывается внеш. давл., моментом изгиба. Исследуют также стабильность стояка при сжимании. При данных анализах учитывают способ опирания и возможные нагрузки. Стояки должны быть спроектированы так, чтоб выпучивание стенок при сжимании оставалось невозможным ни при каких внеш. или внутр. обстоятельствах.
Стояки инсталлируются с использованием спец. опор. Конструируют опоры так, чтобы они передавали силы, возникающие между ними и стояком, исключительно равномерно. Для опор при расчетах главное показатель надежности. Расчет на надежность для них ведется так же, как и для стояков.
В ходе монтирования стояков и опор ведут анализ, чтобы быть уверенными в том, что прочность стояка и состыкованного с ним трубопровода сохраняется. Притом важно, чтобы надежность смонтированного стыка и стояка соответствовала той, что заявлена в проекте.
Когда практикуют придание стояку пост. кривизны, то под критерием кривизны понимают лимит в деформации и сплющивании взамен напряжения.
Показатель допустимой пост. деформации берется в зависимости от вязкости того материала, из кот. изготовлена основная труба. По нормам общая пост. деформация не должна быть больше от изгиба, чем на 1,5 проц. А овальность не должна превышать 1 проц.
Для трубопроводов, спроектированных заглубленными, изгиб. момент определяют, исходя из показателя кривизны ТП относительно траншеи, в кот. он будет укладываться.
ТП незаглубленные рассчитываются так, чтобы их провисающий участок по длине не превышал проектный. Также его длина зависит от вертик. профиля и его характера. В некоторых случаях за норматив берут 100 d трубопровода и устанавливают длину провисающего отрезка в таких пределах.
Если трубопровод укладывается на дно методикой протаскивания, то важно контролировать в нем общее напряжение. Оно не должно быть больше норматив. сопротивления растяжению допускаемого для данного трубопровода. Коэфф. условия работы равен единице.
Уложенный на дно или в траншею трубопровод необходимо зафиксировать. Фиксацию проводят при помощи креплений, балластов, заглублением. Все условия хорошей фиксации состоят в том, чтобы предохранить трубопровод от любых смещений в ходе его эксплуатирования. Исключение составляют лишь предусмотренные смещения, возникающие под действием учтенных деформаций, темп. изменений, осадкой и проч. При расчетах креплений трубопровода обращают особое внимание на их устойчивость и способность выдержать вес и нагрузки от трубопровода. Крепления должны сохранять свою работоспособность и функции на протяжении всего срока работы трубопровода, кот. определен проектом.
При оценке условий дна и укладывании маршрута стоит особо отметить те отрезки трассы, по кот. трубопровод располагается на возвышениях или вблизи них. Такое соседство может быть чревато для трубопровода разрушением в результате оползня грунта. Для таких зон следует принять защитные меры, если их нельзя обойти.
Трубопроводы, монтирующиеся методом заглубления, проверяют на погружение при заданном условии, что труба будет заполнена водой. Всплытие оценивают при трубе, заполненной воздухом.
Чтобы предотвратить возможное самозаглубление трубопровода в грунт на глубину, не предусмотренную проектом, ведут прежде всего оценку грунта в водоеме и берут его пробы. Если грунт нестабилен и разжижен, то возможно не только заглубление, но и обратный эффект – всплытие, т.к. в подобных условиях крепления могут не исполнить своей функции. Потому в излишне обводненных грунтах необходимо тщательно рассчитывать глубину укладывания трубопровода (до глубины обводнения), либо обходить такие участки по возможности.