СП 483.1325800.2020 Действует

Б.4.12Суммарный перепад давления определяют по формуле

. (Б.29)

Б.5Расчет нисходящего участка

Б.5.1В зависимости от полученных значений и β по таблице Б.1 определяют структуру потока.

При расслоенной структуре потока перепады практически можно не учитывать, то есть .

При пробковой структуре потока расчет проводится по параметрам смеси по таблице Б.1.

Таблица Б.1 – Границы существования структурных форм ГЖС на нисходящих участках нефтегазопроводов

Таблица Б.1, м/с | Значение β для структурной формы ГЖС | расслоенной | пробковой 0,678 | 0–1 | – 0,786 | 0,08–1 | 0–0,08 0,857 | 0,22–1 | 0–0,22 1,000 | 0,28–1 | 0–0,28 1,143 | 0,37–1 | 0–0,37 1,286 | 0,43–1 | 0–0,43 1,428 | 0,52–1 | 0,12–0,52 1,714 | 0,58–1 | 0,15–0,58 1,857 | 0,63–1 | 0,21–0,63 2,000 | 0,65–1 | 0,23–0,65

Б.5.2Коэффициент, учитывающий устойчивость газовых включений в смеси, определяют по формуле

, (Б.30)

где н/м – поверхностное натяжение на границе «нефть – газ».

Б.5.3Относительную скорость газа при нисходящем пробковом течении определяют по формуле

. (Б.31)

Б.5.4Истинное объемное газосодержание определяют по формуле

. (Б.32)

Б.5.5Истинную плотность смеси определяют по формуле

. (Б.33)

Б.5.6Статические потери давления определяют по формуле

. (Б.34)

Б.5.7Расходную плотность смеси определяют по формуле

. (Б.35)

Б.5.8Приведенный коэффициент гидравлического сопротивления определяют по формуле

. (Б.36)

Б.5.9Число Рейнольдса смеси при β < 0,9 определяют по формуле

. (Б.37)

Б.5.10Коэффициент гидравлического сопротивления смеси определяют по формулам:

- при

; (Б.38)

- при

. (Б.39)

Б.5.11Потери давления на гидравлические сопротивления определяют по формуле

. (Б.40)

Б.5.12Суммарный перепад давления на нисходящем участке определяют по формуле

. (Б.41)

Б.6Общий перепад давления

При одинаковых диаметрах и пробковых структурах потока на восходящем и нисходящем участках общий перепад давления будет равен

. (Б.42)

Б.7Погрешность расчета

Полученное в результате расчета среднее давление в трубопроводе составит:

. (Б.43)

Погрешность расчета определяют по формуле

. (Б.44)

Если условие не соблюдается, проводят пересчет для других исходных значений .

Приложение ВРасчет трубопроводов на прочность и устойчивость

В.1 Расчет трубопроводов на прочность и устойчивость включает определение толщины стенок труб и соединительных деталей, оценку прочности и устойчивости трубопровода и его элементов, оценку устойчивости положения (против всплытия), оценку усилия протаскивания при укладке трубопровода.

Прочность и устойчивость трубопровода должна быть обеспечена на стадиях сооружения, испытания и эксплуатации.

В расчетах приняты наиболее жесткие условия нагрузок на трубы, как для сооружений с равномерно распределенной массой и постоянной жесткостью.

В.2 Нагрузки и воздействия

В.2.1 Расчетные нагрузки, воздействия и их возможные сочетания должны соответствовать требованиям СП 20.13330.

В.2.2 Нагрузки и воздействия, действующие на трубопроводы, различаются следующим образом:

- силовые – внутреннее давление среды, собственный вес трубопровода, обустройств и транспортируемой среды, давление (вес) грунта, гидростатическое давление воды; снеговая, ветровая и гололедная нагрузки; нагрузки, возникающие при испытании и пропуске очистных устройств;

- деформационные – температурные воздействия, воздействия неравномерных деформаций грунта (морозное растрескивание, селевые потоки и оползни, деформации земной поверхности в районах горных выработок и карстовых районах, просадки, пучение, термокарстовые процессы), сейсмические воздействия.

По длительности действия выделяют нагрузки: постоянные, временные длительные, кратковременные и особые. Методика расчета на каждую нагрузку приведена в СП 66.13330.

В.2.3 Коэффициенты надежности по нагрузке γf следует принимать по таблице 8.1.

В.2.4 Нормативные нагрузки от собственного веса трубопровода, арматуры, обустройств, изоляции, от веса и давления грунта следует принимать в соответствии с требованиями СП 20.13330.

В.2.5 Нормативное значение давления транспортируемой среды устанавливается проектом исходя из гидравлических расчетов.

В.2.6 Нормативную нагрузку от веса транспортируемой среды на единицу длины трубопровода qпр, Н/м, определяют по формуле

, (В.1)

где d – внутренний диаметр трубы, м;

пр – плотность жидкого продукта, кг/м3;

g – ускорение свободного падения, g = 9,8 м/с2.

В.2.7 Нормативную снеговую нагрузку на единицу длины горизонтальной проекции надземного трубопровода qсн, Н/м, определяют по формуле

, (В.2)

где D – наружный диаметр трубы, м;

tиз – толщина изоляционного покрытия (или теплоизоляции), м;

sсн – нормативная снеговая нагрузка, Н/м2, определяемая по СП 20.13330.

В.2.8 Нормативную нагрузку от обледенения на единицу длины надземного трубопровода qлд, Н/м, определяют по формуле

, (В.3)

где D – наружный диаметр трубы, м;

tлд – толщина слоя льда, м;

лд – плотность гололеда, кг/м3, определяется по СП 20.13330.

В.2.9 Нормативную ветровую нагрузку на единицу длины надземного трубопровода qвет, Н/м, действующая перпендикулярно к его осевой вертикальной плоскости, определяют по формуле

, (В.4)

где статическая wст, Н/м2, и динамическая wдн, Н/м2, составляющие ветровой нагрузки определяются по СП 20.13330, при этом значение wдн необходимо определять, как для сооружения с равномерно распределенной массой и постоянной жесткостью.

В.2.10 Нормативные значения нагрузок и воздействий, возникающих при транспортировании отдельных секций, при сооружении трубопровода, проведении испытании и пропуске очистных устройств устанавливаются проектом в зависимости от способов производства работ и методов проведения испытаний.

В.2.11 Сейсмические воздействия на надземные трубопроводы принимаются согласно СП 14.13330.

В.2.12 Нагрузки и воздействия, вызываемые резким нарушением процесса эксплуатации, временной неисправностью и поломкой оборудования, устанавливаются проектом в зависимости от особенностей режима эксплуатации.

В.2.13 Нагрузки и воздействия от неравномерной деформации грунта (осадок, пучения, селевых потоков, оползней, воздействий горных выработок, карстов, замачивания просадочных грунтов, оттаивания многолетнемерзлых грунтов и т. д.) определяются на основании анализа грунтовых условий и их возможного изменения в процессе эксплуатации трубопровода.

В.2.14 Нормативные нагрузки и коэффициенты надежности по нагрузке от подвижного состава железных и автомобильных дорог определяются по СП 35.13330.

В.3 Определение толщин стенок труб и соединительных деталей

В.3.1 Расчетная толщина стенки  труб и соединительных деталей определяется по формуле

. (В.5)

где f – коэффициент надежности по нагрузке;

 – коэффициент несущей способности труб и соединительных деталей;

pn – рабочее (нормативное) давление транспортируемой среды, Па;

D – наружный диаметр трубы, м;

R – величина, зависящая от механических свойств металла трубы следующим образом:

- для трубопроводов, транспортирующих продукты, не содержащие сероводород:

; (В.6)

- для трубопроводов, транспортирующих сероводородсодержащие продукты (с парциальным давлением менее 1 МПа):

, (В.7)

здесь Rв – нормативное значение временного сопротивления (для ВЧШГ Rв = 420 МПа);

Rт – нормативное значение предела текучести (для ВЧШГ Rт = 300 МПа);

n – коэффициент надежности по назначению (для ВЧШГ n = 1,00);

m – коэффициент надежности по материалу (для ВЧШГ m = 1,55);

с – коэффициент надежности по условиям работы (для ВЧШГ с = 0,60);

s – коэффициент условий работы трубопроводов, транспортирующих сероводородсодержащие продукты.

В.3.2 Значения коэффициентов условий работы трубопроводов, транспортирующих сероводородсодержащие продукты, s принимаются по таблице В.1.

Таблица В.1 – Значения коэффициентов условий работы трубопроводов, транспортирующих сероводородсодержащие продукты (s)

Таблица В.1Категория трубопровода и его участка | Содержание сероводорода | Среднее | Низкое I | 0,4 | 0,5 II | 0,5 | 0,6 III | 0,6 | 0,65 Примечание – Среднее и низкое содержание сероводорода – см. [19].

В.3.3 Значения коэффициентов несущей способности труб и соединительных деталей  следует принимать:

- для труб, заглушек и переходов – 1;

- для тройниковых соединений и отводов – аξ + b,

где

– для тройниковых соединений;

– для отводов,

здесь , – наружные диаметры труб и соединительных деталей соответственно;

r – радиус кривизны отвода.

Значения коэффициентов а и b следует принимать: для тройниковых соединений – по таблице В.2, для отводов – по таблице В.3.

Таблица В.2 – Значения коэффициентов а и b для тройниковых соединений

Таблица В.2| Сварные без усиливающих элементов | Бесшовные и штампосварные | а | b | а | b От 0,00 до 0,15 | 0,00 | 1,00 | 0,22 | 1,00 » 0,15 » 0,50 | 1,60 | 0,76 | 0,62 | 0,94 » 0,50 » 1,00 | 0,10 | 1,51 | 0,40 | 1,05

Таблица В.3 – Значения коэффициентов а и b для отводов

Таблица В.3| а | b От 1,0 до 2,0 | –0 ,3 | 1,6 Более 2,0 | 0,0 | 1,0

В.3.4 При назначении номинальной толщины стенки труб и соединительных деталей следует учитывать не только постоянные, но и временные факторы (возможность коррозионных, сейсмических и других воздействий).

В.3.5 Для обеспечения условий поперечной (местной) устойчивости толщину стенки труб принимают не менее D/140, но не менее 6,0 мм.

В.3.6 Для подземных трубопроводов, имеющих отношение δ / D < 0,01, или укладываемых на глубину более 3 м или менее 0,8 м, требуется соблюдение условия

, (В.8)

где q1 – расчетное усилие в продольном сечении трубы единичной длины, Н/м;

М1 – изгибающий момент в продольном сечении трубы единичной длины, Нм.

В.3.7 Значения q1 и М1 определяются в соответствии с правилами строительной механики с учетом отпора грунта от совместного воздействия давления грунта, нагрузок над трубой от подвижного состава железнодорожного и автомобильного транспорта, возможного вакуума и гидростатического давления грунтовых вод.

В.4 Проверка напряженного состояния и устойчивости подземных и наземных (в насыпи) трубопроводов

В.4.1 Поверочный расчет трубопровода на прочность проводится после выбора его основных размеров с учетом всех расчетных нагрузок и воздействий для всех расчетных случаев, возникающих при сооружении, испытании и эксплуатации.

Расчетная схема трубопровода должна отражать действительные условия его работы, а метод расчета – учитывать возможность использования расчетных программ.

В качестве расчетной схемы трубопровода рассматриваются статически неопределимые стержневые системы переменной жесткости с учетом взаимодействия трубопровода с окружающей средой. При этом коэффициенты гибкости отводов и тройниковых соединений определяются по В.4.2 и В.4.3.

В.4.2 Коэффициент гибкости гнутых отводов kp определяется по таблице В.4.

Таблица В.4 – Коэффициент гибкости гнутых отводов

Таблица В.4Центральный угол отвода | Коэффициент гибкости отвода kp От 0°до 45° | От 45° до 90° | Примечание – см. на рисунке В.1.

Величину принимают по рисунку В.1 в зависимости от параметров отвода b и b, определяемых по формулам:

, (В.9)

, (В.10)

где r – радиус кривизны отвода, м;

E – модуль упругости материала отвода (для стали Е = 206109 Па, для ВЧШГ Е = 150109 Па).

В.4.3 Коэффициент гибкости тройниковых соединений принимают равным единице.

В.4.4 Арматура, расположенная на трубопроводе (краны, задвижки, обратные клапаны и т. д.), рассматривается в расчетной схеме как твердое недеформируемое тело.

В.4.5 В каждом поперечном сечении трубопровода для номинальной толщины стенки трубы и соединительных деталей должны выполняться условия:

- при сжимающих фибровых продольных напряжениях от расчетных нагрузок:

; (В.11)

- в точках поперечного сечения, где – растягивающее напряжение:

, (В.12)

где и – продольные и кольцевые напряжения в сечении соответственно, Па.

Рисунок В.1 – График для определения значений коэффициента *

В.4.6 Значения принимаются:

- при действии всех силовых нагрузок

; (В.13)

- при совместном действии всех силовых и деформационных нагрузок (кроме сейсмических, пучения и морозобойного растрескивания):

; (В.14)

- при совместном действии всех силовых и деформационных нагрузок, включая сейсмические воздействия, пучение и морозобойное растрескивание:

. (В.15)

При оценке прочности соединительных деталей следует учитывать местные мембранные и изгибные напряжения, определенные от всех силовых и деформационных нагрузок. В этом случае принимают .

Для трубопроводов, транспортирующих сероводородсодержащие продукты, принимается , где R – то же, что в формуле (В.7).