Министерство науки и высшего образования Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждениевысшего образования «Уфимский государственный нефтяной технический университет» Кафедра «Проектирование и строительство объектов нефтяной и газовой промышленности» Пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине «Строительство магистральных и промысловых трубопроводов» Выполнил: студент гр. БСТ-20-01 Н.В. Сизюрин Проверил: ассистент каф.СТ И.Ф. Махмудова Уфа 2023 г. Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Уфимский государственный нефтяной технический университет» Студент: Сизюрин Н.В. гр.БСТ-20-01 ЗАДАНИЕ НА КУРСОВОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ Дисциплина: «Сооружение магистральных и промысловых трубопроводов» Рассчитать и спроектировать технологию и организацию работ по строительству участка трубопровода Исходные данные: мощность 24 млн. тонн/ год, давление 8,45 МПа, диаметр трубы 720 мм, грунт: суглинок, продукт: нефть, L = 28,6 км Район/время строительства: участок нефтепровода близ города Калачинск, время начала строительства - осень Остальные недостающие данные принять самостоятельно. Расчетно-пояснительная записка – 71 стр. ВВЕДЕНИЕ (студент рассматривает актуальность темы, важность и необходимость развития системы ТЭК страны, современные мировые тенденции и т.д., цели и задачи сооружения конкретного объекта, рассматриваемого в КП) 1 ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТА СТРОИТЕЛЬСТВА (студент рассматривает основные характеристики рассматриваемого объекта, включая административное положение, геологические, климатические и гидрогеологические условия строительства в соответствии с нормативной документацией). 2 ОРГАНИЗАЦИЯ СТРОИТЕЛЬСТВА (Студент рассматривает вопросы организации строительства «Трубопроводных проектов», управления, материального снабжения, подбора и обучения персонала, выбора вариантов технологии строительства, закупки машин и оборудования, выбора подрядчиков и т.д., показывает знания нормативных документов, календарный план и потребность в машинах и механизмах) 3 РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ (студент должен уметь произвести расчеты в соответствии с действующими документами по нормам проектирования, а также проверку прочности в ПО ANSYS или аналогах и сравнить результаты ручного расчета и в ПО). 4 ТЕХНОЛОГИЯ СТРОИТЕЛЬСТВА (студент рассматривает подготовительные и погрузо-разгрузочные работы, технологию сооружения или ремонта ГНП, последовательность выполнения работ, потребность в машинах и механизмах, состав бригад, схемы производства работ, технологические карты, контроль качества работ и т.д. в соответствии нормативными документами) ЗАКЛЮЧЕНИЕ (На основании выполненной КП студент формулирует выводы, предлагает рекомендации по внедрению выполненных разработок). Графическая часть – презентация в формате ppt, pdf. Дата выдачи: 21 неделя / Дата сдачи: 31 неделя Контрольные точки по проекту: 25 неделя и 28 неделя Консультант Студент 2 _________________ Содержание ВВЕДЕНИЕ.................................................................................................... 6 1 Характеристика объекта строительства ................................................ 7 1.1 Географическая характеристика................................................... 7 1.2 Геология .......................................................................................... 8 1.3 Климатические условия ................................................................ 8 2 Организация строительства .................................................................. 10 2.1 Общие положения ........................................................................ 10 2.2 Основные решения по организации работ ................................ 12 2.3 Подготовительный период .......................................................... 14 2.3.1 Временные здания и сооружения ............................................... 15 2.4 Строительные работы .................................................................. 16 2.5 Контроль качества строительства. Надзор за строительством 19 3 Расчетная часть ...................................................................................... 21 3.1 Исходные данные ......................................................................... 21 3.2 Определение толщины стенки подземного трубопровода ...... 21 3.3 Проверка прочности и устойчивости подземного трубопровода ..................................................................................................... 22 3.4 Нагрузка от собственного веса металла трубы ......................... 24 3.5 Нагрузка от собственного веса изоляции для подземных трубопроводов. .................................................................................................. 25 3.6 Нагрузка от веса продукта, находящегося в трубопроводе единичной длины .............................................................................................. 26 3.7 Проверка общей устойчивости подземного нефтепровода III категории в продольном направлении ................................................................ 26 3 3.9 Определение радиусов упругого изгиба трубопровода на поворотах в горизонтальной и вертикальной плоскостях ................................ 36 Максимально допустимые напряжения изгиба ....................................... 36 3.10 Минимальный радиус упругого изгиба из условия прочности при повороте: ..................................................................................................... 36 3.11 Усилие, необходимое для изгиба трубопровода в горизонтальной плоскости: .............................................................................. 37 3.12 Наибольшее расхождение осей ТП и траншеи: ........................ 37 3.13 Проверка условия вписывания осей трубопровода и траншеи38 3.14 Радиусы поворотов в вертикальной плоскости из условия прилегания трубы ко дну траншеи: ................................................................. 40 3.15 Расчет траверс .............................................................................. 42 3.16 Подбор автомобильного крана ................................................... 45 3.17 Расчет напряженного состояния при укладке изолированного трубопровода ..................................................................................................... 46 3.18 Гидроиспытание ........................................................................... 49 3.19 Проверка расчетов на прочность и устойчивость в ANSYS…51 4 Технология строительства .................................................................... 54 4.1 Подготовительные работы .......................................................... 54 4.1.1 Организационно- подготовительный этап ................................ 54 4.1.2 Мобилизационный период .......................................................... 55 4.1.3 Подготовительно – технологический период ........................... 56 4.2 Погрузочно – разгрузочные работы ........................................... 59 4.2.1 Складирование труб .................................................................... 59 4.3 Земляные работы.......................................................................... 62 4.4 Сварочно – монтажные работы .................................................. 65 4 4.5 Изоляционно – укладочные работы ........................................... 68 4.5.1 Укладка изолированного трубопровода .................................... 70 4.6 Очистка полости и испытание трубопроводов ......................... 71 4.7 Пересечение нефтепровода с коммуникациями……………….72 ЗАКЛЮЧЕНИЕ ........................................................................................... 74 СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ ................................. 75 5 ВВЕДЕНИЕ Топливно-энергетический комплекс — это сложная система, включающая совокупность производств, процессов, материальных устройств по добыче топливно-энергетических ресурсов, их преобразованию, транспортировке, распределению и потреблению как первичных топливноэнергетических ресурсов, так и преобразованных видов энергоносителей. Топливно-энергетический комплекс РФ обеспечивает добычу угля, нефти, природного газа и газового конденсата, переработку нефти и газа, а также производство электроэнергии и теплоэнергии. Согласно энергетической стратегии России на период до 2035 года инвестиции в топливно-энергетический комплекс выступают важнейшим фактором социального-экономического развития страны, а также обеспечивает существенный импульс развития высокотехнологических отраслей промышленности. В настоящее время российская нефтяная отрасль представлена совокупностью предприятий и производственных комплексов, технологически, экономически и организационно связанных между собой, которые охватывают систему процессов, таких как разведка месторождений на суше и морском шельфе, их эксплуатацию, переработку, а также хранение, его транспортировку по нефтепроводам и в конечном итоге его использование в различных отраслях экономики. Цель курсовой работы состоит в том, чтобы разработать технологию работ по строительству участка нефтепровода «Омск – Иркутск», а также рассчитать основные параметры сооружения данного трубопровода соответствии с действующими документами по нормам проектирования. 6 1 Характеристика объекта строительства В курсовом проекте рассматривается строительство участка магистрального трубопровода в нормальных условиях. Основные параметры рассматриваемого объекта (нефтепровода): - диаметр: 720 мм; - рабочее давление: 8,45 Мпа; - протяженность участка: 28,6 км; - район строительства: близ города Калачинск; - период строительства: осень; 1.1 Географическая характеристика Калачинский район расположен на востоке Омской области. Его площадь 2815 квадратных километров. Город Калачинск располагается в 88 километрах от г. Омска. Район граничит на востоке – с Татарским районом Новосибирской области и Оконешниковским районом Омской области, на юге – с Черлакским районом, на западе – с Кормиловским и Горьковским районами, на севере – с Горьковским и Нижнеомским районами. Рисунок 1 – Нефтепровод на карте 7 1.2 Геология В районе монтажных работ преобладает плоская водораздельная равнина с сильно выраженным западинным микрорельефом. Здесь присутствуют черноземы, серые лесные, луговые, пойменные и засоленные почвы: солончаки и солонцы. ИГЭ l - представлен насыпными грунтами, в составе которых почва, песок. Мощность слоя составляет 1,0 м. ИГЭ 2 - суглинки мягкопластичные с прослоями текучепластичных. Распространены по всей площади, слоем мощностью от 4.40 до 5,40 м. ИГЭ 3 – глина элювиальная темно-коричневая твердая с линзами и прослоями угля бурого. Распространены глины в пределах всей площадки слоем, вскрытая мощность изменяется от 3.20 до 12.70 м. 1.3 Климатические условия Местный климат можно охарактеризовать как умеренно континентальный. Основными чертами температурного режима являются: короткая осень и весна, теплое и жаркое лето, суровая и холодная зима. Средняя месячная температура воздуха в январе достигает минус 19 – 20 градусов мороза. Раз или два в столетие температура понижалась до минус 50 –55 градусов. В июле столбик термометра останавливается на отметке плюс 19 – 20 градусов. В этот период выпадает 80% осадков. Устойчивый снежный покров района образуется в первых числах ноября и сходит в начале апреля. 1.4 Гидрогеологические условия Город Калачинск расположен на обоих берегах реки Омь, исток которой находится на Васюганской равнине, берёт своё начало из озера 8 Омского, которое расположено среди Васюганских болот. Далее река течёт по Барабинской низменности в общем направлении на запад. Устье реки находится в Омске, на 1831 километре от устья Иртыша по его правому берегу. Длина реки — 1091 км, площадь водосборного бассейна — 52 600 км², среднегодовой расход воды — 64 м³/сек, максимальный расход воды — 814 м³/сек. В советское время была судоходна в среднем течении от города Куйбышева до пристани Усть-Тарка (369 км). Ныне река не входит в Перечень внутренних водных путей РФ. Речная долина в верхнем течении неясно выражена, её склоны незаметно сливаются с прилегающей местностью. В среднем и нижнем её течении — трапецеидальная, местами асимметричная. Ширина её колеблется в больших пределах от 200 метров до 18 км. Склоны речной долины в верховьях — пологие, а в нижней части — крутые, иногда обрывистые. Долина реки трапецеидальная, местами асимметричная, ширина её колеблется в больших пределах от 200 метров до 18 км. Склоны вначале пологие, у реки — умеренно крутые до обрывистых, участками распаханы. 9 2 Организация строительства 2.1 Общие положения Общее ведение строительства осуществляет лицо, получившее разрешение на строительство (застройщик). В соответствии с действующим законодательством базовыми функциями застройщика являются: - получение разрешения на строительство; - получение права ограниченного пользования соседними земельными участками (сервитутов) на время строительства; - привлечение для осуществления работ по возведению объекта недвижимости исполнителя работ (подрядчика); - обеспечение строительства проектной документацией, прошедшей экспертизу и утвержденной в установленном порядке; - привлечение в предусмотренных законодательством случаях авторского надзора проектировщика за строительством объекта; - извещение о начале любых работ на строительной площадке органов государственного контроля (надзора), которым подконтролен данный объект; - обеспечение безопасности работ на строительной площадке для окружающей природной среды и населения; - обеспечение безопасности законченного строительством объекта недвижимости для пользователей, окружающей природной среды и населения; - принятие решений о начале, приостановке, консервации, прекращении строительства, о вводе законченного строительством объекта недвижимости в эксплуатацию. Примечание: застройщиком может быть инвестор. Взаимоотношения застройщика и инвестора, не являющегося застройщиком, определяются договором между ними. 10 Застройщик для осуществления своих функций по обеспечению разработки, экспертизы и утверждения проектной документации, по получению разрешения на строительство, своих функций заказчика при ведении строительства подрядным способом, для выполнения технического надзора за строительством, а также для взаимодействия с органами государственного надзора и местного самоуправления может привлечь в соответствии с действующим законодательством специализированную организацию или специалиста соответствующей квалификации, которая подтверждена в установленном порядке. Передача застройщиком своих функций и соответствующей ответственности привлеченной организации или специалисту оформляется договором между ними. При подрядном способе строительства взаимоотношения заказчика и подрядчика определяются договором строительного подряда. Функциями проектировщика, осуществившего подготовку проектной документации, в процессе строительства является: - внесение в установленном порядке изменений в проектно-сметную и рабочую документацию в случае изменения после начала строительства градостроительного плана земельного участка или действующих нормативных документов. - внесение изменений в проектно-сметную документацию в связи с необходимостью учета технологических возможностей подрядчика; - разработка дополнительных проектных решений в связи с необходимостью обеспечения производства; - ведение авторского надзора по договору с застройщиком (заказчиком), в том числе в случаях, предусмотренных действующим законодательством; - согласование допущенных отклонений от рабочей документации, в том числе принятие решений о возможности применения несоответствующей продукции. 11 Ответственность за надлежащее содержание объекта, его безопасность для пользователей окружающей среды и населения, соблюдение требований противопожарных, санитарных, экологических норм и правил в процессе эксплуатации в соответствии с действующим законодательством несет его владелец. Оценка требованиям соответствия к регламентами, а законченного строительством его безопасности, установленным также нормативными документами и объекта техническими стандартами, являющимися доказательной базой соблюдения требований технических регламентов, выполняется органами государственного контроля (надзора) и удостоверяется государственного итоговым заключением (свидетельством) архитектурно-строительного надзора, органа выдаваемым застройщику (заказчику) и подтверждающим возможность безопасной эксплуатации объекта при переходе его в сферу обращения, и подписями ответственных представителей органов государственного контроля (надзора) в акте приемки объекта приемочной комиссией. 2.2 Основные решения по организации работ В настоящем разделе рассматриваются вопросы организации работ по строительству линейной части нефтепровода. Технологическая последовательность выполнения работ по строительству: - устройство траншеи; - монтаж трубопровода в сплошную нитку; - укладка трубопровода в траншею и засыпка. До начала производства строительно-монтажных работ на объекте, строительная организация должна: - согласование проекта производства работ с отделами эксплуатации всех коммуникаций, находящихся в зоне строительства; - получение в установленном порядке разрешение на производство 12 работ в охранных зонах действующих коммуникаций; - оформление акт-допуска, согласованного с эксплуатирующими организациями, дающий право на проведение строительно-монтажных работ на территории действующих коммуникаций. Все работы выполняются при наличии наряд-допуска и в присутствии представителей заинтересованных организаций; - согласование порядок и сроки проведения работ с органами по охране рыбных запасов и регулированию использования, и охране вод и получить письменное разрешение на производство работ; - не позднее, чем за 5 дней до начала работ известить Заказчика о начале и сроках производства работ и получить письменное разрешение - известить о начале, сроках и месте производства работ местные (территориальные) органы Ростехнадзора и службу технического надзора заказчика с представлением графика работ. Технический надзор за соблюдением проектных решений и качеством строительства нефтепроводов осуществляется службой технического надзора заказчика в соответствии с положениями об организации технического надзора за соблюдением проектных решений и качеством строительства магистральных трубопроводов. Работы по строительству выполняются с соблюдением требований проекта, ППР и действующей нормативной документации. На строительной обеспечения площадке необходимых в границах полосы отвода, бытовых условий рабочим расположить мобильные прицеп-фургоны (вагончики), в которых разместить: - гардеробную; - умывальную, сушилку; - помещение для приема пищи и отдыха рабочих; - контору; - вагончики для сменного отдыха рабочих (2 шт.). 13 для предусмотрено Обеспечение водой на хозяйственные нужды с существующей системы водоснабжения (водопровод, колодцы, колонки) ближайших населенных пунктов Воду хранить в алюминиевых бочках с соблюдением гигиенических норм. Доставку воды следует осуществлять ежедневно автотранспортом. Для отпуска воды с целью недопущения загрязнений следует предусмотреть устройство водозаборных кранов или кулеров. До начала работ Заказчик совместно с Подрядчиком должны заключить договор по вывозу жидких бытовых отходов. Вывоз твердых бытовых отходов и строительного мусора производится на полигон по утилизации отходов. Детальную организацию быта рабочих на стройплощадке (доставку горячего питания, транспортировку и хранения питьевой воды, медицинского обслуживания) Подрядная организация должна проработать до начала производства работ и отразить в ППР. Связь между строительными подразделениями на участке работ и участка работ с диспетчером управления предусмотрена мобильными системами связи, имеющимися в наличии у строительной организации и Заказчика. 2.3 Подготовительный период До начала производства основных работ должен быть выполнен комплекс работ подготовительного периода, в состав которых входят следующие работы: - получение письменного разрешения на проведение работ от территориального органа «Ростехнадзор»; - сдача-приемка геодезической разбивочной основы и проведение геодезических разбивочных работ; - создание опорной геодезической сети; 14 - подготовка и оформление наряд-допусков на производство работ повышенной опасности; - уведомление органов Госпожнадзора и землепользователей, а также владельцев пересекаемых и проложенных в едином техническом коридоре коммуникаций о начале и сроках проведения работ; уведомление органов по регулированию и охране водных ресурсов и рыбных запасов; - отвод территории для размещения временного строительного хозяйства и зоны производства строительных работ; - уточнение и закрепление на местности существующих подземных коммуникаций; - доставка строительной техники, оборудования; - организация временного строительного хозяйства, решение вопросов быта рабочих; - расчистка от растительности, планировка полосы отвода; - рекультивация (снятие плодородного слоя почвы); - организация системы связи. В состав основного периода входят: - земляные работы: - сварочно-монтажные работы; - изоляционно-укладочные работы; - рекультивация (возвращение плодородного слоя почвы). 2.3.1 Временные здания и сооружения Потребность во временных зданиях жилого, санитарно-бытового, административного и складского назначения рассчитана по показателям годового объема строительно-монтажных работ. В таблице 1 приведена площадь временных зданий и сооружений, требуемая на период строительства. 15 Таблица 1 – Площадь временных зданий и сооружений требуемая на период Наименование Нормативный Максимальное Полезная инвентарных показатель количество площадь зданий площади на 1 чел. работающих в (расчетная.) 1. Вагончики 2. Гардеробная 3. Умывальная 4. Душевая 5. Сушилка 6. Гардеробные шкафы раздельные шт. 6 0,6 0,065 0,82 0,2 1 40 40 40 40 40 40 240 24 2,6 32,8 8,0 40 7. Помещение для отдыхай обогрева 8. Туалет 9 Прорабская 0,3 40 12,0 0,1 4 40 3 4,0 12 2.4 Строительные работы Строительные работы должны выполняться лицом, осуществляющим строительство, в соответствии с действующим законодательством, проектной, рабочей и организационно-технологической документацией. Границы строительной площадки должны быть указаны в виде ширины полосы отвода на стройгенплане и ситуационном плане. Внутриплощадочные подготовительные работы должны быть выполнены до начала строительно-монтажных работ в соответствии с проектом производства работ. В течение всего срока строительства лицо, осуществляющее строительство, должно обеспечивать доступ на строительную площадку и строящееся здание (сооружение) представителей строительного контроля 16 застройщика (заказчика), авторского надзора и органов государственного надзора. Временные здания и сооружения для нужд строительства возводятся (устанавливаются) в полосе отвода линейных объектов лицом, осуществляющим строительство, специально для обеспечения строительства и после его окончания подлежат ликвидации. Временные здания и сооружения в основном должны быть инвентарными. Исполнитель работ обеспечивает безопасность работ для окружающей природной среды, при этом: - обеспечивает уборку стройплощадки и прилегающей к ней пятиметровой зоны; мусор и снег должны вывозиться в установленные органом местного самоуправления места и сроки; - производство работ в охранных заповедных и санитарных зонах выполняет в соответствии со специальными правилами; - не допускается несанкционированное сведение древесно- кустарниковой растительности; - не допускается выпуск воды со строительной площадки без защиты от размыва поверхности; - выполняет обезвреживание и организацию производственных и бытовых стоков; - выполняет работы по мелиорации и изменению существующего рельефа только в соответствии с согласованной органами госнадзора и утвержденной проектной документацией. Исполнитель обеспечивает складирование и хранение материалов и изделий в соответствии с требованиями стандартов и ТУ на эти материалы и изделия. Места работ, а также временных проездов и проходов должны быть освещены. 17 Лицо, осуществляющее законодательством о строительство, градостроительной в соответствии деятельности должно с вести исполнительную документацию: - акты освидетельствования геодезической разбивочной основы объекта капитального строительства; - акты разбивки осей объекта капитального строительства на местности; - акты освидетельствования скрытых работ; - акты освидетельствования ответственных конструкций; - акты освидетельствования участков сетей инженерно-технического обеспечения; - комплект рабочих чертежей с надписями о соответствии выполненных в натуре работ этим чертежам или о внесенных в них по согласованию с проектировщиком изменениях, сделанных лицами, ответственными за производство строительно-монтажных работ; - исполнительные геодезические схемы и чертежи; - исполнительные схемы и профили участков сетей инженернотехнического обеспечения; - акты испытания и опробования технических устройств; - результаты экспертиз, обследований, лабораторных и иных испытаний выполненных работ, проведенных в процессе строительного контроля; - документы, подтверждающие проведение контроля за качеством применяемых строительных материалов (изделий); - иные документы, отражающие фактическое исполнение проектных решений. 18 2.5 Контроль качества строительства. Надзор за строительством Технический надзор и контроль качества осуществляется непрерывно на всех этапах ЛЧ ТП. Система контроля и управления качеством должна гарантировать необходимый контроль и испытания, чтобы все работы, касающиеся свойств, применяемых материалов и качества выполнения технологических операций соответствовали условиям договорной и проектной документации. Строительство должно производиться под руководством ответственного работника эксплуатирующей или подрядной организации, прошедшего проверку знаний правил производства работ в комиссии территориального органа Ростехнадзора или своей организации. Контроль постоянным должен ведением осуществляться технической специальными документации. службами Основные с фазы производственного контроля качества строительства: - контроль соответствия проектно-сметной документации нормативным документам; - геодезический контроль выполнения земляных работ; - входной контроль материалов и оборудования на соответствие ГОСТам, техническим условиям и другим НД; - лабораторный контроль качества строительно-монтажных и изоляционных работ; - приемочный контроль, предусматривающий ежесменную приёмку работ от каждого производственного звена с отражением качества и объема выполненных работ в специальном журнале; - инспекционный контроль осуществляется в процессе строительства с участием специалистов подрядчика, представителя технического надзора заказчика. Инспекционному контролю подвергается ведение документации (журналов производства работ, сварочных работ, антикоррозионной защиты, 19 своевременность составления актов на скрытые работы, наличие паспортов, сертификатов и др.). За качеством технический надзор проведения Заказчика работ с осуществляется привлечением независимый специализированных организаций. Производственный контроль качества строительных работ производится по всем видам работ и включает в себя: входной контроль рабочей документации, изделий, материалов и оборудования, операционный контроль отдельных строительных процессов или производственных операций и приемочный контроль строительно-монтажных работ. При входном контроле проверяется соответствие труб, изделий, материалов требованиям стандартов, паспортам и другим нормативным документам. При операционном контроле следует проверять: - соблюдение заданной в ППР технологии выполнения строительных процессов; - соответствие выполняемых работ рабочим чертежам, строительным нормам, правилам и стандартам. - скрытые работы подлежат освидетельствованию с составлением актов по специальной форме. - приемочному контролю подвергаются открытые ответственные конструкции, законченное строительство. 20 работы, 3 Расчетная часть 3.1 Исходные данные 1) Наружный диаметр трубопровода 𝐷н =720 мм; 2) Давление в трубопроводе Р=8,5 МПа; 3) Категория участка III; 4) Марка стали 09Г2С. 3.2 Определение толщины стенки подземного трубопровода Расчетное сопротивления растяжению (сжатию) R1 и R2 следует определять по формуле: н∙ 𝑅 = ∙ н н∙ 𝑅 = ∙ н ; (1) ; (2) где m - коэффициент условий работы трубопровода; k1, k2 - коэффициент надежности по материалу, k1 = 1,34 и k2 = 1,15; kн - коэффициент надежности по ответственности трубопровода, kн = 1; 𝑅н ∙ 𝑚 490 ∙ 10 ∙ 0,99 𝑅 = = = 362,01 МПа; 𝑘 ∙ 𝑘н 1,34 ∙ 1 𝑅н ∙ 𝑚 343 ∙ 10 ∙ 0,99 𝑅 = = = 295,28 МПа. 𝑘 ∙ 𝑘н 1,15 ∙ 1 Расчетную толщину стенки трубопровода 𝛿, м, следует определять по формуле: 𝛿= ∙ ∙ ( (2) ∙ ) 21 где n - коэффициент надежности по нагрузке; р - рабочее (нормативное) давление, МПа; DH - наружный диаметр трубы, м; R1 - расчетное сопротивления растяжению; 𝛿= 𝑛∙𝑝∙𝐷 1,1 ∙ 8,45 ∙ 720 = = 9,012 мм 2(𝑅 + 𝑛 ∙ 𝑝) 2 ∙ (362,01 + 1,1 ∙ 8,45) Полученная толщина стенки удовлетворяет условию: 𝛿≥ = = 7,2 мм; На сайте производителя указано, что трубы данного диаметра изготавливаются с толщиной стенки равной 10 мм. 3.3 Проверка прочности и устойчивости подземного трубопровода 𝜎 н пр ≤ 𝜓 ∙ 𝜎 н кц ≤ , ∙ н , ∙ н ∙ 𝑅 н, (3) ∙𝑅 н (4) 𝜎 н пр − максимальные (фибровые) суммарные продольные напряжения в трубопроводе от нормативных нагрузок и воздействий, МПа. 𝜓 − коэффициент, учитывающий двухосное напряженное состояние металла труб; при растягивающих продольных напряжениях (𝜎 н пр > 0) принимаемый равным единице, при сжимающих (𝜎 н пр < 0) - определяемый по формуле: 22 𝜓 = 1 − 0,75 ∙ ( н кц , ∙ н ∙ н н ) − 0,5 ∙ кц , ∙ н ∙ (5) н 𝜎 н кц − кольцевые напряжения от нормативного (рабочего) давления, МПа, определяемые по формуле: 𝜎 н кц = ∙ вн ∙ н (8) ; 𝜎 н кц = 8,45 ∙ 700 = 285,75 Мпа; 2 ∙ 10 𝜓 = 1 − 0,75 ∙ 285,75 0,99 ∙ 343 0,9 ∙ 1,1 Максимальные − 0,5 ∙ суммарные 285,75 = 0,2759. 0,99 ∙ 343 0,9 ∙ 1,1 продольные напряжения, МПа, определяются: 𝜎 н пр = 𝜇 ∙ 𝜎 н кц − 𝛼 ∙ Е ∙ ∆𝑡 ± (9) Для начала определим температурный перепад: 𝑡 = −30℃ ; 𝑡 = 38℃ ; Отклонение средней температуры наиболее теплых и холодных суток от значений 𝑡 и 𝑡 соответственно: ∆I = 3 оС ; ∆VII = -6 оС. Находим расчетные значения температуры: 𝑡 =𝑡 +∆ ; 𝑡т = 𝑡 +∆ ; 𝑡 =𝑡 − 6° = −36℃ ; 𝑡т = 𝑡 + 3° = 41℃ ; ∆𝑡 = 𝑡э − 𝑡 = 5 − (−36) = 41℃ ; ∆𝑡Т = 𝑡э − 𝑡т = 5 − 41 = −36℃ 23 Отсюда продольные напряжения: 𝜎 н пр = 0,3 ∙ 285,75 − 1,2 ∙ 10 ∙ 2,06 ∙ 10 ∙ 41 − 2,06 ∙ 10 ∙ 0,72 2 ∙ 1000 ∙ 0,72 ∙ 2 ∙ 10 ∙ (−36) + 2,06 ∙ 10 ∙ 0,72 2 ∙ 1000 ∙ 0,72 = −118,627 МПа; 𝜎 н пр = 0,3 ∙ 285,75 − 1,2 ∙ 10 = 277,71 МПа; Производим проверку прочности и устойчивости подземной трубы: 𝜎 н пр ≤ 𝜓 ∙ 𝜎 н кц ≤ , ∙ н , ∙ н ∙ 𝑅 н, (10) ∙𝑅 н |277,71 | ≤ 1 ∙ (11) 0,99 ∙ 343 0,9 ∙ 1,1 |277,71 | ≤ 343 285,75 ≤ 343 3.4 Нагрузка от собственного веса металла трубы 𝑞м = 𝑛с.в 𝛾м 𝐹 = 𝑛с.в 𝛾м (𝐷 н − 𝐷 вн ), (12) где 𝑞м , 𝑞м н – расчетная и нормативная нагрузки соответственно; 𝑛с.в – коэффициент надежности по нагрузке от действия собственного веса, равный 1,1, а при расчете на продольную устойчивость и устойчивость положения – равный 0,95; 𝛾м – удельный вес материала, из которого изготовлены трубы (для стали 𝛾м = 78,5 кН/м3); F – площадь поперечного сечения стенки трубы; Dвн – внутренний диаметр трубы; Dн – наружный диаметр трубы. 𝑞мн = 78,5 ∙ 10 ∙ (0, 720 − 0,700 ) = 1750,08 Н/м 𝑞м = 1,1 ∙ 78,5 ∙ 10 ∙ (0, 720 − 0,700 ) = 1925,09 Н/м – расчет на прочность; 24 𝑞м = 0,95 ∙ 78,5 ∙ 10 ∙ (0, 720 − 0,700 ) = 1662,57 Н/м – расчет на устойчивость Теоретическую массу 1 м трубы (кг) можно определить по формуле: 𝑞тр = 0,02466(𝐷н − 𝛿н ) ∙ 𝛿н , (13) где Dн, δн — наружный диаметр и номинальная толщина стенки трубы соответственно, мм. 𝑞тр = 0,02466 ∙ (720 − 10) ∙ 10 = 175,086 Н/м 3.5 Нагрузка от собственного веса изоляции для подземных трубопроводов. 𝑞 з из = 𝑛с.в 𝜌из 𝑔 ( н.и н) , (14) где 𝜌из — плотность изоляционного покрытия, определяется по техническим условиям или сертификату качества на трубы (𝜌из = 950–1750 кг/м3); Dн.и — наружный диаметр трубы с учетом изоляционного покрытия; Dн — наружный диаметр трубы. 𝑞 н из = 1200 ∙ 9,81 ∙ 𝜋(0,725 − 0,720 ) = 66,76 Н/м; 4 𝑞из = 1,1 ∙ 1200 ∙ 9,81 ∙ ( , ) , = 73,44 Н/м – расчет на ) – расчет на прочность; 𝑞из = 0,95 ∙ 1200 ∙ 9,81 ∙ ( , , устойчивость. 25 = 63,43 Н/м 3.6 Нагрузка от веса продукта, находящегося в трубопроводе единичной длины 𝑞пр н = 10 (15) вн ∙ 𝜌н ∙ 𝑔 ∙ где 𝜌н – плотность транспортируемой нефти или нефтепродукта, кг/м3; g = 9,81 м/с2; Dвн – внутренний диаметр трубы, м. 𝑞пр н = 10 ∙ 860 ∙ 9,81 ∙ 𝑞пр = 1,1 ∙ 10 ∙ , ∙ 860 ∙ 9,81 ∙ = 3245,13 Н/м ∙ , = 3569,65 Н/м – расчет на = 3082,88 Н/м – расчет на прочность; 𝑞пр = 0,95 ∙ 10 ∙ 860 ∙ 9,81 ∙ ∙ , устойчивость. 3.7 Проверка общей устойчивости подземного нефтепровода III категории в продольном направлении 1) Площадь поперечного сечения металла трубы: (16) 𝐹 = (𝐷н − 𝐷вн ); 𝐹= 2) , (0,72 − 0,700 ) = 0,0223 м . Эквивалентное продольное усилие: 𝑆 = (0,5 − 𝜇) ⋅ 𝜎кц + 𝛼 ⋅ 𝐸 ⋅ 𝛥𝑡 ⋅ 𝐹; (17) 𝑆 = (0,5 − 0,3) ⋅ 285,75 + 1,2 ⋅ 10 ⋅ 2 ⋅ 10 ⋅ 41 ⋅ 0,0223 = 3,13 МН. 3) Осевой момент инерции поперечного сечения трубы: 𝐼= (𝐷н − 𝐷вн ) = 4) Нагрузка от собственного веса трубопровода: , (0,720 − 0,700 ) = 0,0014м . 26 Н нормативная 𝑞мн = 78500 ∙ ∙ (0,72 − 0,700 ) = 1750,08 ; м Н расчетная 𝑞 = 0,95 ∙ 1750,08 = 1662,57 . м 5) Нагрузка от веса изоляционного покрытия: н нормативная 𝑞из = 1200 ∙ 9,81 ∙ ∙( , Н = 66,76 ; ∙( , , ) Н = 63,43 . м Нагрузка от веса, транспортируемого продукта: н нормативная 𝑞пр = 860 ∙ 9,81 ∙ расчетная 𝑞пр = 0,95 ∙ 10 7) ) м расчетная 𝑞из = 0,95 ∙ 1200 ∙ 9,81 ∙ 6) , ∙ , Н = 3245,14 ; м ∙ 860 ∙ 9,81 ∙ ∙ , Н = 3082,88 . м Нагрузка от собственного веса заизолированного трубопровода с перекачиваемым продуктом: (18) 𝑞тр = 𝑞м + 𝑞из + 𝑞пр 𝑞тр = 1662,57 + 63,43 + 3082,88 = 4808,88 8) Н м Среднее удельное давление на трубопровод: гр ⋅ гр ⋅ н ℎ н н ℎ 𝑃гр = гр ⋅ тр (19) ⋅ н где nгр – коэффициент надежности по нагрузке от веса грунта, принимаемый равным 0,8; γгр – удельный вес грунта естественной структуры; h0 – высота слоя засыпки от верхней образующей трубопровода до дневной поверхности; 𝑃гр = 2 ⋅ 0,8 ⋅ 15000 ⋅ 0,725 ⋅ 0,8 + 0,725 0,725 + 0,8 + ⋅ 𝑡𝑔 8 2 45 − 20 2 + 4808,88 3,14 ⋅ 0,725 = 13276,13 Па 9) Предельные касательные напряжения: 𝜏пр = 𝑃гр ⋅ 𝑡𝑔𝜙гр + сгр , (20) 27 где Pгр – среднее удельное давление на единицу поверхности контакта трубопровода с грунтом; φгр – угол внутреннего трения грунта; сгр – сцепление грунта. 𝜏пр = 13276,13 ⋅ 𝑡𝑔36° + 10000 = 14,83 кПа. 10) Сопротивление грунта продольным перемещениям трубопровода: 𝑝 = 𝜋 ⋅ 𝐷н ⋅ 𝜏пр; (21) 𝑝 = 𝜋 ⋅ 0,72 ⋅ 14,83 = 33,55 кН. 11) Сопротивление вертикальным перемещениям: 𝑞в = 𝑛гр 𝛾гр 𝐷н ℎ + н − н 𝑞в = 0,8 ⋅ 15000 ⋅ 0,725 ⋅ 0,8 + 12) + 𝑞тр ; (22) 0,725 𝜋 ⋅ 0,725 Н + + 4808,88 = 12445,6 . 2 8 м Критическое усилие для прямолинейного участка трубопровода в случае жесткопластичной связи его с грунтом: 𝑝 𝑞в 𝐹 𝐸 𝐼 ; 𝑁кр = 4,09 𝑁кр = 4,09 ⋅ (23) 33549,4 ⋅ 12445,6 ⋅ 0,0223 ⋅ (2,06 ⋅ 10 ) ⋅ (0,0014) = = 9,72 МН. 13) 𝑆≤ Проверяем выполнение условия: , ⋅ 𝑁кр , (24) где m = 0,99 – коэффициент условия работы для участков трубопровода категории ⅡⅠ; 3,43 МН ≤ , , ⋅ 9,72 МН; 3,43 МН ≤ 8,75 МН – условие выполняется. 14) Проверим выполнение условия в случае упругой связи прямолинейного трубопровода с грунтом, для чего рассчитаем критическую продольную силу: (25) 𝑁кр = 2 ⋅ 𝑘 ⋅ 𝐷н ⋅ 𝐸 ⋅ 𝐼; 𝑁кр = 2 ⋅ 4000000 ⋅ 0,72 ⋅ 2 ⋅ 10 ⋅ 0,0014 = 57,74 МН. 28 3,43 МН ≤ 0,99 ⋅ 51,97 МН; 1,1 3,43 МН ≤ 51,97 МН – условие выполняется. 15) Расчетная длина волны выпучивания: 𝜆кр = 2𝜋 𝜆кр = 2𝜋 н (26) ; 2,06 ⋅ 10 ⋅ 0,0014 = 19,89 м. 4000000 ⋅ 0,72 16) Для оценки устойчивости упруго изогнутого участка трубопровода определим параметры θ и Z: 𝜃= 𝜃= 1 12445,6 850 2 ⋅ 10 ⋅ 0,0014 𝑍= 𝑍= (27) в = 0,03 в (28) в 33549,4 ⋅ 0,0223 12445,6 ⋅ 0,0014 = 186,68. 12445,6 2,06 ⋅ 10 ⋅ 0,0014 Используя номограмму для определения коэффициента при проверке устойчивости криволинейного трубопровода: β=23. 17) Критическое усилие: 𝑁кр = 𝛽 𝑞в 𝐸𝐼; 𝑁кр = 22,1 ⋅ 12445,6 ⋅ 2 ⋅ 10 (29) ⋅ 0,0014 = 7,85 МН. 18) Проверим условие: 𝑚 𝑆≤ ⋅𝑁 ; 1,1 кр 3,43 МН ≤ 0,99 ⋅ 7,85 МН 1,1 29 3,43 МН ≤7,065 МН – условие выполняется. 19) Критическое усилие: (30) 𝑁кр = 0,375𝑞в 𝜌; 𝑁кр = 0,375 ⋅ 12445,6 ⋅ 850 = 3,97 МН. 20) 𝑆≤ Проверяем условие: , ⋅ 𝑁кр ; 3,43 МН ≤ 0,99 ⋅ 3,97МН 1,1 3,43 МН ≤ 3,57 МН – условие выполняется. Условие устойчивости выполняется, следовательно, устойчивость трубопровода при заданных параметрах обеспечивается. 3.8 Определить полное перемещение свободного конца рассматриваемого отрезка трубопровода kи = 4,0 МН/м3 1) Эквивалентное продольное усилие: (31) 𝑆 = 𝑃 = (0,5 − 𝜇) ⋅ 𝜎кц + 𝛼 ⋅ 𝐸 ⋅ 𝛥𝑡 ⋅ 𝐹; 𝑆 = 𝑃 = (0,5 − 0,3) ⋅ 285,75 + 1,2 ⋅ 10 2,19 МН. 2) ⋅ 2 ⋅ 10 ⋅ 41 ⋅ 0,0223 = Определяем нагрузку от собственного веса трубопровода с учетом коэффициента надежности по нагрузке 𝑛св = 1,1 для веса металла трубы и изоляционного покрытия и 𝑛св = 1,0 для веса перекачиваемого продукта: 𝑞м = 𝑞мн ⋅ 𝑛св ; (32) Н 𝑞м = 1,1 ⋅ 1750,08 = 1925,09 ; м н 𝑞из = 𝑞из ⋅ 𝑛св ; (33) Н 𝑞из = 66,76 ⋅ 1,1 = 73,44 ; м 30 н 𝑞пр = 𝑞пр ⋅ 𝑛св ; (34) Н 𝑞пр = 3245,14 ⋅ 1,1 = 3569,65 ; м 𝑞тр = 𝑞м + 𝑞из + 𝑞пр; (35) Н 𝑞тр = 1925,09 + 73,44 + 3569,65 = 5568,18 . м 3) Среднее удельное давление на единицу поверхности контакта трубы с грунтом с учетом коэффициента надежности по нагрузке nгр = 1,2: гр ⋅ гр ⋅ н н ℎ 𝑃гр = 𝑃гр = 4) н ℎ гр ⋅ тр ⋅ н ⋅ , ⋅ ⋅ , ⋅ , , , , , , ⋅ , ⋅ , = 15,31 кПа. Определяем предельные касательные напряжения: 𝜏пр = 𝑃гр ⋅ 𝑡𝑔𝜙гр + сгр , 𝜏пр = 15,31 ⋅ 𝑡𝑔20° + 10 = 15,57 кПа. 5) (36) Сопротивление грунта (37) продольным перемещениям отрезка трубопровода единичной длины: 𝑝 = 𝜋 ⋅ 𝐷н ⋅ 𝜏пр; (38) 𝑝 = 𝜋 ⋅ 0,725 ⋅ 15,57 = 35,46 кН. 6) Определим коэффициент β: 𝛽= ⋅ н⋅ и (39) ; 𝛽= 𝜋 ⋅ 0,725 ⋅ 4000000 1 = 0,0445 . 2 ⋅ 10 ⋅ 0,0223 м 7) Предельная величина продольного усилия: 31 пр 𝑃пр = 𝑃пр = (40) и 15573 ⋅ 0,0445 ⋅ 2 ⋅ 10 4 ⋅ 10 8) ⋅ 0,0223 = 0,772МН Сопоставив величины усилий P и Pпр: 3,43 МН > 0,772 МН, делаем вывод, что данный пример соответствует расчетной схеме, согласно которой рассматриваемый отрезок трубопровода включает участок упругой связи трубы с грунтом и пластичной связи. 9) Длина участка упругой связи: 𝑙 = 𝑙 = , (41) 3,5 = 78,58 м 0,0445 соответственно, βl1 = 3,5; chβl1 = 16,572. 10) Определим перемещения, касательные напряжения и продольные усилия в нескольких сечениях участка l1, Р на Рпр. При х = 0, u(x) = 0, τ(x) = 0: 𝑃(𝑥) = 𝑃пр ℎ ℎ ; 𝑃(𝑥) = 0,772 ⋅ , При х = 20 м: 𝑢(𝑥) = пр ⋅ ℎ ℎ (42) = 0,0466МН. ; (43) 0,772 ⋅ 1,013 = 0,000231м 0,0445 ⋅ 2,06 ⋅ 10 ⋅ 0,0223 ⋅ 16,572 𝜏(𝑥) = 𝑘и ⋅ 𝑢(𝑥); 𝑢(𝑥) = 𝜏(𝑥) = 4000000 ⋅ 0,000231 = 1044 Па; 32 (44) 1,429 = 0,075 МН 16,572 Результаты вычислений для остальных сечений занесены в таблицу 2. 𝑃(𝑥) = 0,772 Таблица 2 – Результаты u(х), τ(х) и Р(х) на участке упругой связи трубопровода с грунтом. x, м βx 0 20 40 60 78,58 0 0,89 1,78 2,67 3,50 Продольные Касательные Гиперболические перемещения напряжения функции u(x), мм τ(x)∙103, Па shβx chβx 0 1 0 0 1,013 1,424 0,231 1,044 2,885 3,054 0,743 2,973 7,203 7,272 1,855 7,421 16,541 16,572 4,261 17,044 Продольные усилия P(x), МН 0,046 0,075 0,160 0,383 0,772 11) Длина участка пластичной связи трубопровода с грунтом: пр 𝑙 = 𝑙 = (45) ; 3,43 − 0,772 = 65,74 м. 0,03889 12) Определим продольные усилия и перемещения в нескольких сечениях участка l2: При xп = 0, u(xп) определим, как при P=Pпр: 𝑢(𝑥п ) = 𝑢(𝑥п ) = пр и + пр п + п (46) ; 15,57 = 0,0039 м. 4 ∙ 10 𝑃(𝑥 ) = 𝑃пр + 𝑝 𝑥п . 𝑃(𝑥 ) = 0,772 МН. Продольные усилия в том же сечении Р(хп) равны Рпр, т. е. Р(хп) = Рпр = 0,772 МН. При xп = 40: 33 𝑢(𝑥п ) = 15,57 0,772 ⋅ 10 ⋅ 40 38,89 ∙ 10 ⋅ 40 + + = 4 ∙ 10 2,06 ⋅ 10 ⋅ 0,0223 2 ⋅ 2,06 ⋅ 10 ⋅ 0,0223 = 0,01349 м. 𝑃(𝑥 ) = 0,772 ⋅ 10 + 38,89 ⋅ 10 ⋅ 40 = 2,32МН. Результаты вычислений для остальных сечений занесены в таблицу 3. Таблица 3 – Результаты вычислений и(х) и Р(х)на участке пластичной связи трубопровода с грунтом. Продольные усилия Продольные перемещения X, м P(xп), МН u(xп), мм 0 0,772 3,969 20 1,651 9,765 40 2,429 18,648 60 3,207 30,919 65,74 3,430 35,069 13) Полное перемещение свободного конца участка трубопровода: 𝑢 =𝑢 +𝑢 = 𝑢= пр + н пр ; (47) 15,57 3,82 − 0,772 + = 0,033 м. 4 ∙ 10 2𝜋 ⋅ 0,725 ⋅ 15,57 ⋅ 10 ⋅ 2,06 ⋅ 10 ⋅ 0,0223 34 Рисунок 2 – Эпюры перемещений, касательных напряжений и усилий 35 3.9 Определение радиусов упругого изгиба трубопровода на поворотах в горизонтальной и вертикальной плоскостях Максимально допустимые напряжения изгиба 𝜎и ≤ 𝜓1 ∙ , ⋅ н 𝜎и ≤ 0,366 ∙ 𝜎и ≤ 1 ∙ (48) ∙ 𝑅н2 − |𝜇 ∙ 𝜎нкц − 𝛼𝑡 ∙ 𝐸 ∙ Δt|; 0,99 ∙ 343 − |0,3 ∙ 285,75 − 1,2 ∙ 10 0,9 ⋅ 1,1 = 109,911 МПа; 0,99 ∙ 343 − |0,3 ∙ 285,75 + 1,2 ∙ 10 0,9 ⋅ 1,1 ∙ 2,06 ∙ 10 ∙ 41| ∙ 2,06 ∙ 10 ∙ 36| = 168,283 МПа; 3.10 Минимальный радиус упругого изгиба из условия прочности при повороте: - в горизонтальной плоскости: 𝜌гор ≥ 𝜌гор ≥ ∙ ∙ н ∙𝜎и (49) ; 3 ∙ 2,06 ∙ 10 ∙ 0,725 = 1088,17 м 4 ∙ 109,911 - в вертикальной плоскости на вогнутом рельефе местности: 𝜌вог ≥ 𝜌вог ≥ ∙ ∙ н ∙𝜎и (50) ; 3 ∙ 2,06 ∙ 10 ∙ 0,725 = 870,554 м; 5 ∙ 109,911 - в вертикальной плоскости на выпуклом рельефе местности: 𝜌вып ≥ 𝜌вып ≥ ∙ н ∙ и (51) ; 2,06 ∙ 10 ∙ 0,725 = 725,45 м; 2 ∙ 109,911 36 3.11 Усилие, необходимое для изгиба трубопровода горизонтальной плоскости: 𝑃= 𝑃= ( гор гор ) (52) ; 3 ∙ 2,06 ∙ 105 ∙ 0,0014 ∙ 1088,17 − 1088,17 − 108 108 = = 3,69 ∙ 10 𝑀𝐻; I= 𝜋 ∙ (𝐷н − 𝐷вн ) 𝜋 ∙ (0,72 − 0,700 ) = = 0,0014 м . 64 64 3.12 Наибольшее расхождение осей ТП и траншеи: ∆𝑦 = 𝑦тр − 𝑦 = ∆𝑦 = − 𝜌гор − 𝜌гор − ∙ 𝑙 ; (53) 14 ∙ 3, 69 ∙ 10 ∙ 108 4 − 1088,17 − 1088,17 − ∙ 108 81 ∙ 2,06 ∙ 10 ∙ 0,0014 9 = 0,40 м 37 в 3.13 Проверка условия вписывания осей трубопровода и траншеи В соответствии с требованиями для трубопроводов Dн=725 ширину траншеи по дну В допускается принять 1,5Dн; на участке кривых вставок ширина траншеи по дну принимается 1,5Dн∙2=1,5∙725∙2=2175мм. ≤ [∆𝑦] = ∆𝑦 0,4 м ≤ ( н.и ) (54) ; (2,175 − 0,725) ; 2 0,4 м ≤ 0,725м. Условие выполняется, следовательно, криволинейный участок на горизонтальном повороте вписывается в траншею. Остальные параметры горизонтального поворота представлены в таблице Таблица 4 - Параметры горизонтального поворота Параметр x, м 𝑦тр = 𝑃𝑥 y= 𝜌 − 𝜌 − 𝑥 , м ∙ (3𝑙 − 𝑥), м 6𝐸𝐼 ∆𝑦 = 𝑦тр − 𝑦, м 0 0 0 0 6 0,024413 0,016542 0,007871 12 0,095809 0,066168 0,029642 18 0,211425 0,148883 0,062542 24 0,368497 0,264695 0,103802 30 0,564261 0,413615 0,150647 36 0,795954 0,595655 0,200299 38 42 11,060811 0,810833 0,249979 48 1,35607 1,059168 0,296902 54 11,678966 1,340682 0,338283 60 22,026735 1,655403 0,371332 66 22,396614 2,003358 0,393256 72 22,785839 2,38458 0,401259 78 33,191647 2,799103 0,392543 84 33,611273 3,246966 0,364307 90 44,041954 3,728211 0,313744 96 44,480926 4,24288 0,238046 102 44,925426 4,791023 0,134403 108 5,37269 5,37269 0 По полученным расчетным значениям построим графики расхождения осей траншеи и трубопровода: 39 Рисунок 3 - Параметры горизонтального поворота 3.14 Радиусы поворотов в вертикальной плоскости из условия прилегания трубы ко дну траншеи: - на вогнутом рельефе местности: ( 𝜌вог = ) (55) тр - на выпуклом рельефе местности: 𝜌вып = где (56) тр k - угол поворота трассы в радианах; q тр - расчетная нагрузка от трубопровода. При k 0,0087 рад радиус поворота в вертикальной плоскости на вогнутом рельефе местности по формуле 𝜌вог = 384 ∙ 2 2,06 ∙ 10 ∙ 0,0014(1 − 𝑐𝑜𝑠 5 ∙ 1998,5 ∙ 0,0087 40 0,0087 ) 2 = 2635,37 м При k 0,0087 рад радиус поворота в вертикальной плоскости на выпуклом рельефе местности по формуле 𝜌вып = 8 ∙ 2,06 ∙ 10 ∙ 0,0014 = 2479,97 м 1998,5 ∙ 0,0087 Радиусы поворотов в вертикальной плоскости из условия прилегания трубы ко дну траншеи на вогнутом и выпуклом рельефе местности для остальных значений угла поворота трассы приведены в таблице 2. Таблица 5 – Параметры криволинейных участков вертикальных поворотов αк, град 0,5 1 1,5 2 2,5 αк, рад 0,0087 0,0174 0,0261 0,0348 0,0436 ρвог,м 2635,3 1660,1 1266,94 1045,84 899,89 797,09 719,37 658,18 608,02 2479,9 1562,28 1192,24 984,18 ρвып, м 846,84 3 3,5 4 0,0523 0,0610 0,0697 750,11 676,97 619,4 4,5 0,0785 572,19 По полученным расчетным значениям построим графики зависимости αк от ρвог : 41 1 - границы зоны допустимых радиусов на вогнутом рельефе; 2 - границы зоны допустимых радиусов на выпуклом рельефе. Рисунок 4 - График для определения радиусов упругого изгиба трубопровода в вертикальной плоскости 3.15 Расчет траверс Расчет выполняется в соответствии со схемой нагружения траверс Рисунок 5 – Расчетная схема траверсы, работающей на изгиб 42 Находим максимальный изгибающий момент, действующий в центре: 𝑀 = · (57) ; где G – вес поднимаемой трубы; a – длина плеча траверсы. (58) G = (𝑞м + 𝑞из ) · 𝑙 G = (1925,08 + 73,44) · 12 = 23,982 𝑘𝐻; 𝑙 = 12 м – длина трубы. Используем траверсу ТРВ-81-ПМ, длина которой составляет 5 м. Рисунок 6 – Траверса ТРВ61 M= 23,982 · 2,5 = 29,977 кН · м; 2 Определим минимальный момент сопротивления поперечного сечения траверсы: 𝑊 = = , , · (59) = 268,05 см ; где 𝑅 – расчетное сопротивление стали, из которой сделана траверса. По 𝑊 из сортамента двутавров определяем поперечное сечение балки. Сечением данной траверсы будет двутавр №24 с 𝑊 = 289 см . 43 Рисунок 7 – Расчетная схема траверсы, работающей на сжатие Данный вид траверсы необходимо проверить на устойчивость. Для этого найдем сжимающее усилие: 𝑁= 𝐺 23,982 𝑡𝑔𝛼 = 𝑡𝑔30 = 6,923 кН; 2 2 𝛼 – угол наклона каната к вертикали; Используем траверсу ТЛК-8.0-6000, сечением которой является квадрат со стороной b = 0,3 м. Длина балки l = 6 м. Определим коэффициент продольного изгиба по гибкости: 𝜆= = где 𝑖 = = 214,3 , , , = 0,028 м – минимальный радиус инерции сечения балки; Следовательно, коэффициент продольного изгиба φ равен 0,129. Произведем проверку траверсы на устойчивость: · (60) ≤𝑅 ·𝛾 ; где 𝛾 – коэффициент условия работы; 44 6923 ≤ 268,4 · 10 · 0,95; 0,09 · 0,129 0,6 Мпа ≤ 255 Мпа; Следовательно, данная траверса пригодна для использования. Рисунок 8 – Траверса ТЛК-8.0-6000 3.16 Подбор автомобильного крана Для того чтобы осуществить подбор крана необходимо знать высоту подъема: H = ℎпол + ℎстр + ℎв + ℎз + 𝐷н.и. ; (61) где ℎпол – длина полиспасты ЛП.152.42.00.000; ℎстр – длина стропы 2СК; ℎв – высота полувагона 13−1163 / 13−1163−01; ℎз – высота запаса; H = 2,4 + 3 + 2,630 + 0,5 + 0,725 = 9,255 м; По грузовысотной характеристике крана КС 45717К-1 определим длину стрелы: 45 Рисунок 9 – Грузовысотная характеристика КС 45717К-1 Подходящая длина стрелы 12 м. Определим максимально допустимое расстояние между продольной осью крана и боковой стенкой вагона: , (62) 𝐶=𝐴 − 𝐼 + н.и. = 8 − 2,882 + где 𝐴 – допустимый рабочий вылет крюка крана в зависимости от = 5,48 м; массы поднимаемой трубы; 𝐼 - ширина полувагона; Определим опасную зоны работы крана: 𝐿оп = 𝐿 где 𝐿 + н.и. + 𝑙от + 𝑙 = 12 + , + 5 + 12 = 29,36 м; (63) – максимальный вылет; 𝑙от – длина отлета осколков; 𝑙 – длина трубы. 3.17 Расчет напряженного состояния при укладке изолированного 46 трубопровода Определим высоту траншеи: (64) ℎт = 𝐷н.и. + ℎ = 0,725 + 0,8 = 1,525 м Технологический зазор c = 0,4 м; высота лежек b = 0,2 м; диаметр авиашин троллейной подвески d = 0,15 м. ℎ = 𝑐 + 𝑑 = 0,4 + 0,15 = 0,55 м. (65) ℎ = ℎт − 0,3 = 1,225 м. (66) Рассчитаем безразмерные параметры 𝑆 = 0,164 · = 0,164 · 𝑃 = 0,164 · т По = 0,164 · диаграмме , , , , , , определим = 0,047. (67) = 0,27. (68) рациональное размещение групп трубоукладчиков в колонне: η1 = 0,2; λ1 = 0,72; η2 = 0,84; λ2 = 0,71. Рассчитаем параметры трубы: 𝑞 = 𝜋 · 𝐷н · 𝛿 · 𝛾м = 3,14 · 0,725 · 0,01 · 7850 = 178,8 𝑊= 𝐼= · н · · н · = , · , · , Н м (69) ; (70) = 0,0041 м ; (71) = 0,0014 м . Длина пролета: 𝑙 = 2,46 · = 2,46 · , · · , · , , = 92,23 м; Расчет расстояний между группами трубоукладчиков: 𝐿 = 𝜆 𝑙 = 0,72 · 92,23 = 66,4 м; 𝐿 = 𝜂 𝑙 = 0,2 · 92,23 = 18,45 м; 𝐿 = 𝜆 𝑙 = 0,71 · 92,23 = 65,48 м; 𝐿 = 𝜂 𝑙 = 0,84 · 92,23 = 77,47 м; Определим длину четвертого пролета: 47 (72) 𝜓 = 0,8 𝑙 = 𝜓 · 𝑙 = 0,8 · 92,23 = 73,784 м Рассчитаем нагрузку, приходящиеся на каждую группу трубоукладчиков: (73) 𝐾 = (0,586 + 0,5 · 𝜆) · 𝑞 · 𝑙 𝐾 = (0,586 + 0,5 · 0,72) · 178,8 · 92,23 = 15,6 кН · м; 𝐾 = (0,586 + 0,5 · 0,71) · 178,8 · 92,23 = 15,52 кН · м; (74) 𝐾 = 0,5 · (𝜆 + 𝜂) · 𝑞 · 𝑙 𝐾 = 0,5 · (𝜆 + 𝜂) · 𝑞 · 𝑙 = 0,5 · (0,72 + 0,2) · 178,8 · 92,23 = 7,585 Н · м; 𝐾 = 0,5 · (𝜆 + 𝜂) · 𝑞 · 𝑙 = 0,5 · (0,71 + 0,84) · 178,8 · 92,23 = 12,78 кН · м; 𝐾 = · (75) · (𝜓 + 𝜂 · 𝜓 + 0,172) · 𝑞 · 𝑙 𝐾 = 1 · (0,8 + 0,2 · 0,8 + 0,172) · 178,8 · 92,23 = 16,03 кН · м; 2 · 0,8 𝐾 = 1 · (0,8 + 0,84 · 0,8 + 0,172) · 178,8 · 92,23 = 24,473 кН · м; 2 · 0,8 Определяем высоту подъема трубопровода в средней части колонны: ℎ = 6,09 · [0,414 · (𝜆 + 1) + (0,586 + 0,5 · 𝜆) · 𝜆 − 0,25 · (𝜆 + 1) ] · ℎ ; ℎ = 6,09 · [0,414 · (0,72 + 1) + (0,586 + 0,5 · 0,72) · 0,72 − 0,25 · · (0,72 + 1) ] · 1,225 = 2,026 м; ℎ = 6,09 · [0,414 · (0,71 + 1) + (0,586 + 0,5 · 0,71) · 0,71 − 0,25 · (0,71 + 1) ] · 1,225 = 2,009 м. Изгибающие моменты: 𝑀 = 𝑀 = 𝑀 = 0,52 · 𝐸𝐼ℎ 𝑞 = 0,52 · 2,06 · 10 = 130,69 кН · м. 48 · 0,0014 · 1,225 · 178,8 Суммарная нагрузка: ∑𝐾 = 15,6 + 15,52 = 31,02 кН · м; ∑𝐾 = 7,585 + 12,78 = 20,36 кН · м; ∑𝐾 = 16,03 + 24,473 = 40,5 кН · м. Вылет крюков у трубоукладчиков: a1 = 2 – головная; a2 = 3 – средняя; a3 = 4 – задняя. Определим число трубоукладчиков в группе: 𝑛 = ∑𝐾 · 𝑎 · 𝑘 31,02 · 2 · 1,4 = = 0,54 ⟹ 1 𝑀уст 160 𝑛 = ∑𝐾 · 𝑎 · 𝑘 20,36 · 3 · 1,4 = = 0,53 ⟹ 1 𝑀уст 160 𝑛 = ∑𝐾 · 𝑎 · 𝑘 40,5 · 4 · 1,4 = = 1,42 ⟹ 2 𝑀уст 160 Следовательно, в данной схеме используется 4 трубоукладчика. 3.18 Гидроиспытание Время продолжительности гидроиспытания: 𝜏и.гидр = 𝜏пд.нап + 𝜏пд.о + 𝜏ипр.гидр + 𝜏и.герм + 2𝜏сд.вд ; (76) 𝜏пд.нап – продолжительность подъема давления в трубопроводе наполнительными агрегатами; 𝜏пд.о – продолжительность подъема давления опрессовочными агрегатами; 𝜏ипр.гидр – продолжительность выдержки трубопровода под испытательным давлением на прочность при гидравлическом испытании = 1 сут; 𝜏и.герм – продолжительность проверки на герметичность = 1 сут; 49 𝜏сд.вд – продолжительность снижения давления с испытательного до рабочего или с рабочего до атм атмосферного = 12 ч; 𝜏пром = 33 𝜏пром = 33 ∙∙ нап ∙ ∙ , ∙ (77) ; , ∙ , ∙ ∙ , = 0,08 сут = 1,94 ч; 𝜏пд.нап = 0,5 ∙ 𝜏пром = 0,5 ∙ 1,9 = 0,97 ч; 𝜏пд.о = 0,3 ∙ 1,94 94 = 0,58 ч; 𝜏и.гидр = 0,97 + 0,58 + 24 + 24 + 2 ∙ 12 = 73,55 ч. Для заполнения трубопровода водой используем наполнитель марки АН-501. 501. Для повышения давления используем опрессовочный агрегат АО АО-2. Испытание нефте нефтепровода проводится: на прочность: Рисп = 1,1 ∙ Рраб = 1,1 ∙ 8,45 = 9,295 295 МПа в течении 24 часов; на герметичность: Рисп = Рраб = 8,45 МПа в течении времени, необходимого для осмотра трассы, но не менее 12 часов. 1 – заполнение аполнение трубопровода водой с использованием наполнительных агрегатов (АН-501); 501); 2 – подъем давления опрессовочными агрегатами (АО(АО 2); 3 – испытание на прочн прочность; 4 – снижение давления до 𝑃раб; 5 – испытание на герметичность. Рисунок 10 – Гидроиспытание 50 3.19 Проверка расчетов на прочность и устойчивость в ПО ANSYS Рисунок - модель трубопровода в графическом редакторе spaceclaim Рисунок – задание сетки 51 Рисунок – проверка кольцевых напряжений Рисунок – проверка продольных напряжений 52 Рисунок – Дерево с заданными условиями и загружениями Вывод: таким образом, в ходе расчетов были определены кольцевые 𝜎 н кц = 303,15 МПа и продольные напряжения 𝜎 н пр = 230,76 МПа в программном комплексе ANSYS. Значение кольцевых напряжений сошлось с расчетным 𝜎 н кц = 285,75 МПа; значение продольных напряжений близко к расчетному 277,71 МПа. 53 4 Технология строительства 4.1 Подготовительные работы Для организационной, технологической и экономической подготовки строительства магистрального трубопровода выделяют три этапа подготовительных работ: организационно-подготовительный; мобилизационный; подготовительно-технологический. На этапе организационно-подготовительных мероприятий изучается проектно-сметная документация, заключаются договоры, прорабатываются вопросы комплектации строительства материально-техническими и трудовыми ресурсами и социального обеспечения. На мобилизационном этапе выполняются внетрассовые подготовительные работы. На подготовительно-технологическом этапе выполняются трассовые подготовительные работы. 4.1.1 Организационно- подготовительный этап Организационно – подготовительные мероприятия выполняются строительной организацией и включают: подготовку и заключение с заказчиком генерального договора подряда и договоров субподряда; получение от заказчика соответствующей проектно-сметной документации, зарегистрированной в органах Ростехнадзора; анализ проектно-сметной документации; оформление финансирования строительства; отвод в натуре трассы и площадок для строительства; оформление разрешений и допусков 54 на производство работ; решение вопросов бытового обслуживания строителей; заключение договоров материально-технического обеспечения. Поступающие на строительство материально-технические ресурсы должны подвергаться освидетельствование осуществляется в и входному контролю, предусматривающему изделий. Освидетельствование отбраковку соответствии с действующими государственными стандартами и техническими требованиями на изготовление изделий, утвержденными заказчиком и заложенными в проект строительства объекта. Освидетельствование и отбраковку осуществляет комиссия, назначенная приказом заказчика и генподрядчика. 4.1.2 Мобилизационный период Мобилизационный период предполагает выполнение следующих внетрассовых работ по подготовке к строительству: уточнение мест размещения площадок под жилой городок и производственную базу; перебазировка техники для пионерного освоения трассы и для выполнения комплекса работ подготовительного периода; подготовка площадок для приема грузов на железнодорожных станциях; доставка конструкций для строительства жилого поселка и базы строителей; организация работы транспортных подразделений; устройство подъездных путей к городку строителей, площадкам складирования и производственной базе; подготовка площадок для размещения строительной базы и площадок складирования; 55 организация опорных центров по ремонту техники, автотранспорта и сварочного оборудования; приемка труб на станции разгрузки; доставка труб на площадки складирования; перебазировка основных ресурсов линейных технологических потоков; открытие карьеров; строительство временного жилого городка. 4.1.3 Подготовительно – технологический период В указанный этап выполняются следующие работы: геодезическая разбивка трассы; устройство вдольтрассового технологического проезда; расчистка полосы отвода от леса и кустарника; подготовка площадок для приема грузов на трассе; устройство переездов через малые реки и водотоки; срезка плодородного слоя грунта и обеспечение его сохранности. Заказчик обязан создать геодезическую разбивочную основу для строительства и не менее чем за 10 дней до начала строительно – монтажных работ, передать подрядчику техническую документацию на нее и на закрепленные на трассе строительства трубопровода пункты и знаки этой основы, в том числе: знаки закрепления углов поворота трассы; створные знаки углов поворота трассы в количестве не менее двух на каждое направление угла в пределах видимости; створные знаки на прямолинейных участках трассы, установленные попарно в пределах видимости, но не реже чем через 1 км; 56 створные знаки закрепления прямолинейных участков трассы на переходах через реки, овраги, дороги и другие естественные и искусственные препятствия в количестве не менее двух с каждой стороны перехода в пределах видимости; высотные реперы, установленные не реже чем через 15 км вдоль трассы (кроме реперов, установленных на переходах через водные преграды); пояснительную записку, абрисы расположения знаков и их чертежи. Ширину полосы земель, отводимых во временное краткосрочное пользование на период строительства магистрального подземного трубопровода составляет 33 м м. Рисунок 11 – Схема отвода земель для магистральных трубопров трубопроводов Выполнению работ по расчистке строительной полосы от леса предшествует комплекс организационно – технических мероприятий и подготовительных работ: получение разрешения на рубку леса от лесохозяйственных органов (лесопорубочные билеты); назначение лица, ответственного за качественное и безопасное ведение работ; разметка границы строительной полосы окраской деревьев, 57 неподлежащих спиливанию; разметка и оборудование площадок для разделки и складирования леса; подготовка дорог для лесоматериалов с разделочной площадкой; обеспечение рабочих мест техникой, механизированным инструментом, приспособлениями и приведение их в состояние технической готовности; обеспечение рабочих мест противопожарным оборудованием; инструктаж членов бригады по технике безопасности и производственной санитарии. Состав бригады по расчистке трассы от леса приведен в таблице 7. Пример потребности в машинах, оборудовании, инструменте и инвентаре приведены в таблице 8. Таблица 7 – Состав бригады Профессия Машинист лесоповалочной машины Помощник машиниста Тракторист Машинист корчевателя Чокеровщик Обрубщик сучьев Лесоруб ИТОГО Разряд Количество, чел. 6 1 5 6 6 4 3 2 1 2 2 2 2 2 12 Таблица 8 – Используемые машины и оборудования Наименование Лесоповальное навесное оборудование Харвестер на экскаватор EX 400 «Hitachi» Трелевочный трактор Корчеватель на базе Чокер Марка Количество, шт Харвесторная головка Waratah H480C 1 ТТ-4 КТ-01СБ ТУ 13-0273685-89 58 2 2 8 4.2 Погрузочно – разгрузочные работы При строительстве магистральных трубопроводов транспортировка труб, конструкций и оборудования осуществляется в соответствие с транспортной схемой строительства, входящей в состав проектной документации. При разработке транспортной схемы учитываются: обустройство и реконструкция пунктов поступления материальнотехнических ресурсов; сооружение временных дорог и съездов с действующих дорог; реконструкция постоянных дорог, усиление мостов и переездов; создание и обустройство промежуточных площадок для временного хранения материально-технических ресурсов различными транспортными средствами в соответствии с принятой технологией и организацией производства работ; погрузочно-разгрузочные работы и складирование материалов, оборудования и конструкций; содержание и эксплуатация временных дорог. Погрузочно – разгрузочные работы осуществляются с помощью пневмоколесного стрелового крана КС 45717К-1. 4.2.1 Складирование труб Склады размещают таким образом, чтобы обеспечить проход людей, проезд транспортных и грузоподъемных средств. Площадки под склады труб устраивают с уклоном 1,5 — 2° и осуществляют другие мероприятия, обеспечивающие отвод атмосферных осадков и грунтовых вод. Трубы 59 укладываются в штабель рядами по вертикали и располагают их в «седло» между труб нижележащего ряда. Для предотвращения раскатывания труб в штабеле используются торцевые увязки. Крайние трубы нижнего ряда необходимо подклинить с помощью металлического упора, облицованного резиной. Выгрузка труб выполняется из железнодорожных полувагонов с укладкой в штабель. Рисунок 12 – Схема складирования трубопроводов 60 Рисунок 13 – Опасная зона крана КС 45717К-1 С помощью того же крана КС 45717К-1 осуществляют погрузку трубопроводов на трубовозы – Урал 55571-1112-40 с прицеп-роспуском 9047T-16. Рисунок 14 – Трубовоз Урал 55571-1112-40 61 4.3 Земляные работы При строительстве подземных трубопроводов земляные работы включают снятие плодородного слоя почвы, отрывку траншей, подготовку дна траншеи, обратную засыпку трубопровода и рекультивацию земель. Параметры земляных сооружений, применяемых при строительстве магистральных агистральных трубопроводов (ширина, глубина и откосы траншеи, сечение насыпи и крутизна ее откосов и др.), устанавливают в зависимости от диаметра прокладываемого трубопровода, способа его закрепления, рельефа местности, грунтовых условий и определяют прое проектом. Рисунок 115 – Траншея для трубопровода 𝐷н = 725 мм Ширина отвода земель составляет 33 м. Плодородный слой почвы толщиной 20 – 40 см снимают бульдозером Б – 170 М1.01-Е (Б--10.0111-1Е). Плодородный слой почвы снимают и 62 перемещают в отвал хранения на расстояние, обеспечивающее раздельное размещение отвала минерального грунта, не допуская перемешивания его с плодородной почвой. Рисунок 16 – Бульдозер Б –170 М1.01-Е (Б-10.0111-1Е) Разработка траншеи осуществляется одноковшовым Volvo 210, оборудованный четырехтактным шести цилиндровым дизельным двигателем с прямым впрыском, рассчитанный на мощность 159 л.с., частота вращения 1900 об/мин и крутящий момент 647 H*м. 63 Рисунок 117 – Экскаватор одноковшовый Volvo 210 Засыпка трубопровода производится непос непосредственно после укладочных работ. При засыпке трубопровода обеспечивают: целостность труб, противокоррозионного, защитного покрытий. Рисунок 18 – Схема засыпки уложенного в траншею трубопровода косыми проходами 64 4.4 Сварочно – монтажные работы Предусмотрен поточный метод организации работ. Наиболее характерным признаком для всех предлагаемых вариантов поточной организации работ является наличие специализированных бригад, которые выполняют различные виды работ. Однако этого признака недостаточно, обязательным является наличие совмещения выполнения разнотипных работ на общем фронте. Перед сварочными работами необходимо: подготовить трубы (правка концов, очистка поверхности свариваемых кромок), установку труб, центровку и стяжку труб, проверку сопряжений кромок и сборочных баз, подгонку сопрягаемых элементов и деталей, закрепление, (фиксацию) свариваемых кромок. Трубопроводы свариваются в нить в полевых условиях. Сварка осуществляется с помощью двусторонней автоматической сваркой в среде защитных газов фирмы CRC–Evans. Рисунок 19 – Сварка трубопроводов в нить с помощью CRC–Evans 65 Таблица 9 – Параметры режимов сварки комплексом CRC–Evans Скорость сварки Точность скорости сварки Амплитуда перемещения горелки Скорость поперечных колебаний горелки Габаритные размеры (ДхВ) Вес Вес применяемых катушек с проволокой Температура эксплуатации Совместимые источники питания Срок службы 7,62-114,3 см/мин (3-45 дюйм/мин) 3% 0,00-25,4 мм (0,00-1,0 дюйма) 10,2-111,8 мм/сек (0,4-4,4 дюйм/сек) 558 мм х 381 мм 20 кг 2,7 кг; 4,5 кг от – 40°C до + 55°C Lincoln Ideal arc DC-400, Invertec V350 Pro, STT II (при приобретении дополнительной опции) неограничен и составляет не менее 6 лет Система автоматической сварки "СRС Еvans AW" предназначена для двусторонней сварки неповоротных стыков труб диаметром 630–1420 мм. В ней реализован процесс сварки тонкой электродной проволокой сплошного сечения в среде защитных газов. Конструкция и состав оборудования обеспечивают комплексное решение автоматизации сварки неповоротных стыков линейной части магистральных нефтепроводов, основанное на следующих технологических подходах: повышение производительности сварки за счет уменьшения объема наплавленного металла при использовании специальной узкой разделки и сборки без зазора кромок в сочетании с повышенным коэффициентом наплавки при сварке тонкой электродной проволокой; использование быстродействующего пневматического центратора и сокращение времени сборки стыка, так как нет необходимости устанавливать зазор; сокращение времени сварки корня шва за счет применения многоголовочного сварочного автомата; обеспечение высокого темпа производства работ на трассе 66 магистрального трубопровода за счет высокой скорости сварки и совмещения сварки корневого шва и "горячего" прохода; компенсация неточностей сборки, обеспечение гарантируемого качества корневого слоя и всего шва в целом за счет применения процесса двусторонней сварки. Контроль качества сварочных швов физическими методами производить согласно нормативным документам: - визуально - измерительный контроль ВИК; - радиографический контроль РК РК. Рисунок 20 – Разделка кромки свариваемых труб Центровка предусматривает закрепление отдельных труб или секций труб так, чтобы они не имели сдвига и поворота относительно трех координатных осей. Это условие достигается за счет приложения радиальных сил, развиваемых силовым механизмом центратора. В нашем м случае используем внутренний пневматический центратор VIETZ ZV 26-28. 67 4.5 Изоляционно – укладочные работы Одним из важных изоляционно – укладочных работ является установка на сварные стык термоусаживающих манжет. Изоляционные работы по защите сварных стыков труб должны выполняться в соответствии с требованиями ППР и технологических карт. Приступать к изоляционным работам можно только после получения разрешения на право производства изоляции трубопровода. Далее следует произвести очистку сварного соединения от загрязнений и проверку величины угла скоса кромок. Изоляция поставляется в виде комплектов, которые предназначены для герметизации и изоляции одного стыка трубопровода. В один комплект входит: изоляционный материал Терма СТМП, Терма ЛКА (замковая пластина) и подобранный праймер. Рисунок 21 – Термоусаживаемая манжета Терма СТМП Усаженная манжета должна плотно обжимать трубу в зоне сварного стыка, иметь нормированную величину нахлеста краев полотна на заводское покрытие, на манжете должны отсутствовать складки, прожоги. 68 Адгезию термоусаживающихся материалов к стали и заводскому покрытию трубопровода определяют не ранее чем через 24 ч после нанесения электронным адгезиметром АМЦ 2 – 20. 1 – Трубоукладчик; 2 – Электростанция; 3 – Прицеп для хранения материалов; 4 – Трактор Трактор; 5 – Пескоструйная установка; 6 – Укрытие палатка; 7 – Лежки Лежки; 8 – Трубопровод; 9 – Траншея; 10 – Отвал грунта; Рисунок 22 – Схема очистки и изоляции сварных стыков Качество защитного покрытия сварных стыков магистральных трубопроводов должен проверять подрядчик в присутствии представителя строительного контроля заказчика в процессе его нанесения, перед укладкой и после укладки участка трубопровода в траншею. Качество защитного покрытия на законченных строител строительством участках трубопроводов должно быть проконтролировано в соответствии с требованиями ГОСТ Р 51164. Толщину защитных покрытий контролируют неразрушающими методами с помощью магнитных толщиномеров в соответствии с ГОСТ Р 51164 51164. 69 Для контроля сплошности изоляции разработаны специальные приборы – искровые дефектоскопы Корона-2, которые включают в себя источник питания, преобразователь, схему повышения напряжения и щуп. Контроль состояния изоляции законченных строительством участков трубопровода катодной поляризацией заключается в катодной поляризации построенного и засыпанного участка трубопровода и определении качества изоляционного покрытия по смещению потенциала с омической составляющей (разности потенциалов «труба-земля») и силе поляризующего тока, вызывающей это смещение. Силу поляризующего тока определяют исходя из сопротивления изоляции, длины участка и диаметра трубопровода. 4.5.1 Укладка изолированного трубопровода Укладку трубопроводов следует выполнять в соответствии с требованиями нормативно-технических документов. Укладочные работы выполняются непрерывным раздельным методом колонной трубоукладчиков, оснащенных рамными троллейными подвесками, облицованными эластичным материалом (полиуретаном). Рисунок 23 – Рамная троллейная подвеска ТПП – 821 70 Рисунок 24 – Схемы расположения трубоукладчиков вид сверху Используем трубоукладчики ТГ – 61 на базе ДТ – 75Р – С3 4.6 Очистка полости и испытание трубопроводов Очистку полости трубопроводов, а также их испытание на прочность и проверку на герметичность следует осуществлять по специальной инструкции или ППР, отражающей местные условия работ, и под руководством комиссии, состоящей из представителей генерального подрядчика, субподрядных организаций, заказчика или органов его технадзора. Инструкция составляется заказчиком и строительно строительно-монтажной организацией применительно к конкретному трубопроводу с учетом местных условий производства работ, согласовы согласовывается вается с проектной организацией и утверждается председателем комиссии. Для заполнения трубопровода водой используем наполнитель марки АН-501. 501. Для повышения давления используем опрессовочный прессовочный агрегат АО-2. АО Очистка полости трубопроводов выполняется при промывке с пропуском очистных поршней ПР3, испытание которых предусмотрено в проекте гидравлическим способом. 71 Рисунок 25 - Очистной поршень ПР3 Испытание магистральных трубопроводов на прочность и проверку их на герметичность следует производить после полной готовности участка или всего трубопровода. 4.7 Пересечение нефтепроводов с коммуникациями Нефтепровод пересекает под углом 90 градусов оптический кабель первичной сети и электрокабель II класса за территорией населенных пунктов на глубине 1,2 м. Расстояние между кабелями и нефтепроводом должно составлять не менее 0,5 м. Поскольку нефтепровод расположен ниже коммуникаций, целесообразно использовать упругий изгиб (вертикальный вогнутый поворот). Как видно на схеме, расстояние между ними составляет 1 метр, что удовлетворяет требованиям СП 36.13330.2012 72 Рисунок 26 - Схема пересечения нефтепровода с кабелем 73 ЗАКЛЮЧЕНИЕ Строительство магистральных нефтепроводов представляет собой комплекс технических мероприятий, направленных на увеличение основных фондов объектов трубопроводного транспорта. Цель строительства – удовлетворение потребностей конечных потребителей нефти, поддержание и увеличение мощностей энергетики России. В ходе выполнения данного курсового проекта был выполнен расчет участка магистрального нефтепровода диаметром 720 мм в соответствии с последними требованиями нормативной документации, который включает в себя расчет толщины стенки, прочности и устойчивости подземного трубопровода. В курсовом проекте отражены основные этапы организации строительства и технологии проведения работ, приведены технологические схемы. 74 СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 1 Бородавкин П.П. Сооружение магистральных трубопроводов: Учебник для вузов. Бородавкин П.П., Березин B.JI. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Недра, 1987. –471с. 2 Бородавкин П.П., Синюков А.М. Прочность магистральных трубопроводов. – М.: Недра, 1984. – 245 с. 3 ВСН 004-88. Строительство магистральных трубопроводов. Технология и организация. – М.: Миннефтегазстрой, 1989. – 47 с. 4 ВСН 008-88. Строительство магистральных и промысловых трубопроводов. Противокоррозионная и тепловая изоляция. – М.: Миннефтегазстрой, 1990. – 103 с. 5 ВСН 011-88. Строительство магистральных и промысловых трубопроводов / Очистка полости и испытание. – М.: Миннефтегазстрой, 1990. – 98 с. 6 ВСН 012-88. Часть I, II. Строительство магистральных и промысловых трубопроводов. Контроль качества и приемка работ. – М.: Миннефтегазстрой, 1990. – 103 с. 7 ВСН 159-83. Инструкция по безопасному ведению работ в охранных зонах действующих коммуникаций. – М: Миннефтегазстрой, 1983. – 59 с. 8 ВСН 2-137-81. Инструкция по проектированию магистральных трубопроводов в сейсмических районах. – М.: Миннефтегазстрой, 1981. – 15 с. 9 ВСН 51-1-80. Инструкция по производству строительных работ в охранных зонах магистральных трубопроводов. – М.: Мингазпром, 1980г. – 6 с. 10 СП 86.13330.2014 Магистральные трубопроводы. – М.: Минстрой России, 2014. 11 СП 411.1325800.2018. Трубопроводы магистральные промысловые для нефти и газа. М.: Стандартинформ, 2019 г. – 46 с. 75 и
