Факторы, влияющие на строительство трубопровода

Масса 1 м длины трубопровода, являющаяся одним из важней­ших факторов, определяющих типы и характеристики машин и механизмов, применяемых при строительстве, изменяется пропор­ционально квадрату диаметра и при увеличении последнего вдвое (720—1420 мм) увеличивается в 4 раза.

Достаточно привести такой пример: трубоукладчики, при­менявшиеся для строительства трубопроводов диаметром 520 мм, имели грузоподъемность 12—15 т, а для трубопроводов диаметром 1420 мм —90 т. Такое соотношение параметров прослеживается и по другим машинам и механизмам. Следовательно, при увеличе­нии диаметра трубопровода практически невозможно решать задачи строительства путем простого увеличения числа име­ющихся машин. Необходимо создавать и применять новые меха­низмы с увеличенными параметрами.

Следующим важным фактором, оказывающим существенное влияние как на конструктивные решения трубопровода, так и на условия строительства, является жесткость труб.

Момент инерции сечения труб возрастает с увеличением диа­метра от 820 до 1420 мм в 13 раз.

В прямой зависимости от жесткости труб находится способ­ность трубопровода упруго изгибаться и занимать оптимальное положение по отношению к профилю дна траншеи.

Характерными являются прогиб трубопровода как балки на двух опорах, по величине которого определяются допуски на про­изводство работ, и прогиб консоли при пролете, равном длине секции из трех труб, по величине которого определяется радиус кривых поворота, точность отметок лежек при сварке и другие технологические параметры. Если принять, что трубопровод в траншее лежит на двух точках, расстояние между которыми 50 м, то при его диаметре 520 мм прогиб составит 437 мм, а при диаметре 1420 мм — только 50 мм, а прогиб консоли из трех труб — соответственно ИЗО и 130 мм. Абсолютные значения прогибов трубопроводов диаметром от 520 до 820 мм включительно настолько велики, что трубопровод способен в большинстве случаев следовать за профилем местности и компенсировать все не­точности, допущенные при разработке траншей.

Иначе обстоит дело с трубопроводами больших диаметров. Например, при диаметре 1420 мм несоответствие профиля дна траншеи проектному на 60 мм на длине 50 м вызовет зависание трубопровода и появление в нем дополнительных напряжений от изгиба. Из-за увеличения радиуса упругого изгиба в связи с уве­личением жесткости труб значительно возрастает число кривых вставок, выполняемых методом принудительного гнутья труб. При использовании труб больших диаметров увеличивается сила, выталкивающая газопровод из воды. Действие ее должно быть компенсировано балластными грузами. Масса пригрузки на 1 м длины трубопровода по массе в воде увеличивается в 7 раз и составляет примерно 1,3 т для труб диаметром 1420 мм только на архимедову силу.

Фактор увеличения плавучести приобретает особое значение при прокладке трубопровода по обводненной или периодически обводняемой территории, когда появляются условия для обра­зования пульпы в траншее и подъема трубопровода на поверх­ность.

Толщина стенки труб определяется на основании положений теории прочности, что обеспечивает надежную работу трубопро­вода. Однако в практике испытаний и эксплуатации трубопроводов известно достаточно случаев их разрыва при давлениях, состав­лявших 30—50% расчетных. Исследование этих случаев с привле­чением аппарата теории разрушений показало, что причиной разрыва труб является наличие в стали первичного, часто весьма малого, дефекта (металлургического или строительного) и склон­ность стали к хрупкому разрушению. Увеличение диаметра трубопровода и давления в нем, а также характер перекачиваемого продукта оказывают усиливающее влияние на процесс разру­шения.

Общеизвестно, что с понижением температуры склонность стали к хрупким разрушениям увеличивается и при определенных условиях зарождение трещины может начаться от простого удара, например при разгрузке и монтаже труб в зимнее время. Поэтому для работы в условиях отрицательных температур показатели стали труб по ударной вязкости должны быть выше.

Процесс разрушения труб в магистральных трубопроводах имеет три стадии: зарождение трещины, образование сквозного разрушения и распространение разрушения по трубопроводу, в отдельных случаях переходящее в лавинное разрушение.

 

Вопросы для самопроверки:

1. Назначение магистральных трубопроводов

2. Комплекс сооружений магистральных трубопроводов

3. Факторы, влияющие на строительства трубопровода

Лабораторное занятие №2