ГОСТ Р 55990-2014. Национальный стандарт Российской Федерации. Месторождения нефтяные и газонефтяные. Промысловые трубопроводы. Нормы проектирования

Приложение В

(рекомендуемое)

 

МЕТОДИКА

ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАСЧЕТНОГО РАДИУСА КРИВИЗНЫ УЧАСТКА

ПОДЗЕМНОГО ТРУБОПРОВОДА

 

В.1. Данная методика определения расчетного радиуса кривизны подземного трубопровода предназначена для применения при оценке общей устойчивости участка трубопровода с выпуклыми углами поворота трассы в вертикальной плоскости.

В.2. Расчетный радиус кривизны является характеристикой начального изгиба заглубленного в грунт трубопровода. Под расчетным радиусом понимается минимальный радиус кривизны оси трубы, если изгиб имеет место на всей длине волны выпучивания. Это обычно наблюдается при свободном (упругом) изгибе трубопровода. Таким образом, если длина хорды кривой больше или равна критической длине волны выпучивания, то в качестве расчетного радиуса принимается фактический радиус кривизны оси трубы, т.е.

 

(В.1)

 

где L_cr - критическая длина волны выпучивания, м;

- минимальный радиус кривизны оси трубопровода, м;

- угол поворота оси трассы трубопровода, градусы.

В.3. Поворот трубопроводов может выполняться с применением отводов (колен) машинного гнутья или заводских отводов с радиусом кривизны оси не менее 5D (D - наружный диаметр трубопровода) (см. рисунок В.1). В этом случае условие (В.1) обычно не соблюдается, т.е. перемещение трубопровода происходит на длине, включающей и примыкающие к отводам первоначально прямолинейные участки. Тогда, зная длину волны выпучивания, расчетный радиус можно определить как радиус кривой, проходящей через начало и конец волны выпучивания и вершину угла поворота.

 

 

Рисунок В.1. Расчетная схема

вертикальных выпуклых углов поворота

 

В.4. Так как длина волны выпучивания зависит от расчетного радиуса кривизны оси, то решение выполняется методом последовательных приближений. Сначала нужно задаться возможной длиной волны выпучивания, примерно в (40 - 70)D. В зависимости от схемы угла поворота трассы (см. рисунок В.1) в первом приближении определяем расчетный радиус по приведенным ниже формулам.

В.4.1. Схема а) рисунка В.1

Считается, что угол поворота трассы , длина хорды кривой L₀ менее длины волны выпучивания и длина каждого из прямолинейных примыкающих участков L_s.l. такова, что выполняется неравенство

 

(В.2)

 

Расчетный радиус кривизны вычисляют по формуле

 

(В.3)

 

где - угол поворота трубопровода в вертикальной плоскости, градусы;

- радиус кривизны оси (кривой), м;

L_cr - расчетная (критическая) длина волны выпучивания, м.

В.4.2. Схема б) рисунка В.1

Расчетный участок состоит из двух кривых вставок с углами поворота и и прямолинейного участка между ними, причем каждый из углов менее 9°. Также выполняется неравенство

 

(В.4)

 

Расчетный радиус кривизны вычисляют по формуле

 

(В.5)

 

В.4.3. Схема в) рисунка В.1

Расчетный участок состоит из одного угла поворота, выполненного с помощью колен радиусом не менее 5D. Расчетный радиус кривизны вычисляют по формуле

 

(В.6)

 

В.4.4. Схема г) рисунка В.1

Расчетный участок состоит из двух углов поворота, выполненных с помощью колен . Расчетный радиус кривизны вычисляют по формуле

 

(В.7)

 

В.4.5. Схема д) рисунка В.1

Расчетный участок представляет собой кривую угла поворота, замененную ломаной линией с одинаковыми углами, образованными коленами с радиусом кривизны и углами , и с равными расстояниями между ними. Общее число углов поворота равно n. Расчетный радиус кривизны вычисляют по формуле

 

(В.8)

 

В.5. Определив расчетный радиус кривизны для выбранной рассматриваемой схемы поворота оси трубопровода по одной из приведенных выше формул (В.3), (В.5) - (В.8), далее вычисляют расчетную длину волны выпучивания L_cr, м, по формуле

 

(В.9)

 

где El - изгибная жесткость сечения трубопровода, Н·м²;

q* - предельное погонное сопротивление перемещениям трубопровода вверх, Н/м;

- расчетный радиус кривизны оси трубопровода.

В.6. Во втором приближении принимаем длину волны выпучивания как среднее значение между предшествующим и вычисленным значениями.

Таким образом, в результате нескольких приближений определяется расчетный радиус кривизны р₀.