Магистралды құбырлар құрамы

Құбыр	Жерасты төсеу	Жерге төсеу	Жерүсті төсеу
Газ құбыры:диаметрі  1200 мм кем,диаметрі 1200 мм және жоғары     Мұнай және мұнай  өнімдері:диаметрі 700 мм кем  диаметрі 700мм және жоғары	IV   III   IV     III	IV   III   IV     III	IV   IIIе   IV     III

 

Бақылау сұрақтары :

1.Магистарльды құбырлардың  құрылымы қандай (газ құбыры және  мұнай құбыры)?

2.Құбырдың сызықтық  бөлігінің  негізгі конструктивтік сүлбесі жайында айтыңыз?

3.Құбырлардың жіктелуі  және олардың категорияларға  бөлуді   көрсетіңіз?

                     

 

                    2-дәріс. Жерасты құбырларының беріктігі

Көлемі  2сағат. Қайнарлар 1 нег.[87-102], 2нег. [41-90],   3нег. [74-100] ,4нег.[4-15],5нег.[4-15].

Қысқаша мазмұны. Жерасты құбырына түсетін нүктемелер және әсерлер. Тік сызықты жерасты құбырындағы ішкі күштемелер және кернеулер. Шексіз ұзындықтағы тік сызықты құбыр. Жартылай шексіз ұзындықты құбыр. Серпімді қисық құбыр. Беріктік есебінің әдістері. Құбыр қабырғасы қалыңдығының есебі.

Жерасты құбырына түсетін нүктемелер және  әсерлер

    Құбыр конструкцияларындағы ішкі күштемелер сыртқы және ішкі нүктемелерден пайда болады. Бұл нүктемелер құбырды қоршаған  ортаның  сипаттамаларына, тасымалданатын  өнімнің параметрлері және  сол сияқтыларға байланысты өзгереді.                                                                               Нүктемелерге құбырдағы өнімнің  ішкі қысымы , контрукция, құрылғы салмақтары , топырақ , қар, жел қысымдары , сынақ  нүктемелер және т.б . жатады.                                                                                         

    Әсерлерге элементтердің алдын – ала кернеуі, температураның  өзгеруі , топырақ құрылымының  өзгеруіне  , байланысты негіздің отыруы, сейсмикалық жағдайлар жатады

   Тұрақты нүктемелерге барлық  пайдалану уақыты   мерзіміндегі ғимарат конструкциялары (өзінің салмағы , топырақ және топырақ суының қысымы , алдын –ала кернеу ) жатады.

    Уақытша нүктемелер және  әсерлер деп ғимаратқа немесе оның дара  конструкциясына  шектелген кезеңде әсер ететін нүктемелер  мен  әсерлерді айтамыз. Ұзақ мерзімді  нүктемелерге   стационарлы құрылғылардың ,  материалдардың   массалары , резервуарда сақталатын және  құбыр бойынша айдалатын сұйықтықтың массасы, айдалатын өнімнің қысымы, конструкциядағы ұзақ температуралық күштемелер жатады. Қысқа мерзімдегі қар және жел нүктемелері мұздану көлік, жинақтық және сынақ жүктемелері және т.б., яғни бірнеше секундтан ( көлік) бірнеше айларға ( қар, мұздану) әсер ететін нүктемелер жатады.

   Айрықша нүктемелер және әсерлер –ғимаратты пайдаланудың технологиялық тәртібінің бұзылуын, топырақтың табиғи күйінің тез өзгеруін ( опырылуы, отыруы, жылжуы және т.б), сейсмикалық деп аталатын жер сілкінісінен болатын нүктемелерді айтады.

    Құбыр магистралының сызықтық бөлігі үшін келесі нүктемелер және әсерлер негізгілер болып саналады: құбырдың өз салмағы

                   P=       =

Осыдан, F=πδ ескергенде,аламыз

                 =                                                                                  (2.15)                                                                                           

 

                   I-I және II-II қималарының аралығында орналасқан бойлық кернеулер топыраққа құбырдың қысылуынан байланысты болады([1]қара).

 

     2.4-сурет. Тік сызықты(а) және қисық сызықты(б) құбыр учаскелері

Серпімді қисық  құбыр.

     Құбыр құрылыс процесінде ол көлденең және тік бағыттарда майысады. Құбырдың иілуі серпімді иілу радиусынан R,құбырдың геометриялық сипаттамаларынан және серпімді модулінен байланысты  құбыр қабырғасында қосымша кернеуін тудырады. Құбырды «таза» иіу кезінде , яғни иілген учаскісінің бастапқы және  соңғы І-І (2.4- сурет) қималарда иілу моменттерін тудыратын иілуде , құбырдың  барлық ұзындығында тұрақты иілу моменті пайда болады.

                                       M=                                                                       (2.16)                                                                            

                                                                                                                                                                                          мұндағы – І өстік момент инерциясы ; R- құбырдың серпімді иілу радиусы.

     Бұл момент құбыр қабырғасында  кернеудің пайда болуын  көрсетеді.

                                                                                                            (2.17)                                                                                         

мұндағы z құбырдың өсінен қарастыратын нүктеге дейінгі арақашықтық ; құбыр үшін ⁄2,  сондықтан (2,17) ден (2,16) ескеріп ең үлкен бойлық кернеу анықталады.

                                      =                                                                 (2.18)                                                                         

 

Ішкі қысым p және ∆t ескеріп қисық құбырдағы кернеуді алда ескереміз .

І-жағдай .Құбыр бойлық және көлденең бағыттарда жылжи алмайды. Бұл жағдай құбырда, жар тасты топырақтарда төсегенде болады. Сақиналы кернеу ішкі қысымнан (р)  пайда болатын  тік сызықты құбырдағыдай болады. (2,18). Бойлық кернеу (2,14) және  қосындылары ретінде анықталады.

                                         + E ∆t +                         (2.19)                                                                 

ІІ-жағдай. Серпімді қисық құбыр топырақтың қарсылығына радиальды бағытта жылжуы мүмкін. Мұндай құбырдың топырақта кернеулік күйі өзіндік қарастырылады.

Беріктік есебінің  әдістері. Құбыр қабырғасы қалыңдығының есебі.

Құбыр беріктігі – ішкі және сыртқы нүктелерге қираусыз қарсыласу

қабілеттілігін , сонымен қатар қажетті пішінін немесе тұрақтылығын жоғалтпауын түсінеміз.  Бұл анықтама беріктілік  мәселелеріне конструкция элементтерінің  материалдарын қирамауды  қамтамассыз ететін  «жай»  тапсырмалар  жиынтығын құрайды. Оның шешімін табу  үшін сыртқы  нүктелерден түсетін  элементтегі ішкі күштемелерді (кернеу) аныұтауымыз керек , оларды қирату кернеуінен бақылау немесе  шекті  мәндер және қай  элементке болмасын қор берікті жайында соңғы коэффицентің  біріншіден  жоғарғы болуын салыстыру керек.Құбырдың  беріктік есебі механикалық беріктік немесе энергетикалық,классикалық теориялардың бірімен жүргізіледі. Газ және мұнай құбырлары үшін   материал ретінде негізінен металл қолданылатындықтан классикалық теориялардан , материалдың бір бөлігі  басқа бөлігі бойынша  жылжуынан қирауды  деп есептейтін теориясы  тиімді деп саналады. Жазық  кернеулі  мынандай тй  үшін (жұқа қабырғалы құбыр ) беріктік  шарты мынандай түрде болады.

                    –≤≤,    –  –≤–≤   –≤–     (2.20)                         

Мұндағы σТ үзілу және сығылу кезіндегі аққыштық шегі.

    Бұзылудың берік шарты материалдың пластикалық күйіне айналатын және сонымен байланысты қалдық деформациясының пайда болуы бұзылу шарты  болатын энергетикалық теория соңғы теориялардың ішінде кең таралған . Жалпы түрде энергетикалық  теориядан құбыр  үшін  беріктік шарты былай жазылады.

                                      + + =                                                 (2.21)                                                             

Бұл теорияларды материал беріктігінің  бұзылуы оның пластикалық күйге

айналуы (үзілу емес) саналу және созылу  , сығылу кезінде абсолютті 

мәні бойынша  аққыштық шегі   бірдей деп қабылданады.

Беріктікке есептеудің  мәні болып  теориялардың бірі бойынша

материалдың  бақылау  кедергісін  келтірілген формулалардың (2.20-2.21)

біреуі  бойынша шектігімен салыстыру  жатады, егер  ˃болса,  онда

беріктік  қамтамасыз етілген  деп саналады. 

Материалдың  нүктелерге кедергісі  R_k?деп– нені ұғамыз?                                                                  

Материалдың нүктемелерге кедергісі мына пәндермен сипатталады:

 заңы бойынша  серпімді байланысы учаске соңындағы  кернеу; үзілуге

уақытша кедергі, содан кейін  материалдық тез қирайды.Есептік  кедергі 

ретінде екі кедергі қабылданады.

            =                                           =                             (2.22)

Мұндагы  берілген материал үшін минимальды мәніне тең

қабылданады (4-қосымша); құбырдың техникалық шарттары бойынша

аққыштық иегіне –тең; m-жұмыс жағдайының коэфициенті, , –

материал бойынша қауіпсіздік  коэфициенттері - сенімділік коэфициенті.

R_x     және  R₂ есептік кедергілері бойынша бірінші шектік  күйге сәйкес (

5.14) бойынша   σ_кц  және   (5.40) , (5.41)    бойынша R₁ және R₂  салыстыра 

отырып құбырдың  жүк  көтергіш  қабілеттілігі  тексеріледі, және де  мына

шартты орындау  керек.

                                          ≥                                                                  (2.23)                                                                                         

 

Құбырды жобалау  кезінде  екі негізгі есеп жағдайы кездеседі:

1. Құбыр қабырғасының қалыңдығы  және    берілген , құбырдың жүк көтергіш қабілеттілігін , яғни рұқсат етілетін ішкі қысымды р-анықтау қажет.
2. Ішкі қысым р, берілген, құбыр қабырғасының қалыңдығын δ-табу керек.

(2.11),(2.23),(2.24) сәйкес

 

               δ=    немесе     δ=,                                             (2.24)                                                                                     

 

 

мұндағы n- артық  коэфициенті . 

Тексеру шарты ретінде  құбырда бойлық күш бар кезде мына формула қолданылады.

                                      

                δ=,                                                                        (2.25)                                                                                                                                                                                                           

 

 

 

мұндағы  -құбырдың екі осьті кернеулік күйін ескеретін коэфициент:

 

                                                                              (2.26) 

 

  –алынған формулалардың бірі бойынша мәнге сәйкес қабылданады. (2.24) және (2.25)бойынша құбыр қабырғасының қалыңдығын анықтағаннан кейін, ҚМЕ сәйкес жерасты және құбырлары беріктікке тексеру қажет.Ол мына шарт бойынша

                                                                                           (2.27)

  екі осьті кернеулік күйді   кезінде =0 ескеретін коэфициент.

             =                                                   (2.28)

 

Бақылау сұрақтары:

1)Жерасты құбырына әсер  ететін нүктелерді атаңыз (формулаларды  қоса)?

2)Жерсаты құбырына қандай  кернеулер әсер етед?

3)Шексіз және жартылай  шексіз ұзындықтағы тік сызықты  құбыр үшін кернеу қалай табылады?

4)Серпімді қисық құбырдағы  ішкі күштемелер және кернеулер  қандай?

 

 

                 3-дәріс.Жерасты құбырдың тұрақтылығы.

Көлемі  2 сағат. Қайнарлар 1 негізгі [106-123], 2 негізгі [41-90], 3 негізгі [192-235], 4 негізгі [17-19].

Қысқаша мазмұны.Жерасты тік сызықты құбырдың тұрақтылығы.Тұрақтылықты жоғалтқан кезде құбырдың топырақпен ішкі өзара әсерлері.Топырақтың серпімді әсері кезінде тік сызықты құбыр тұтқырлығы.

 

   Жерасты тік сызықты құбыр тұрақтылығы.Жерасты құбырда бойлық күш Р пайда болады(температура ауытқуынан ∆t және ішкі қысымнан).Бұл күш құбыр бойлық (негізгі ось бағытымен)   жылжымайтын кезде сызықты құбыр үшін мына формула бойынша анықталады.

                          Р=EF∆t-0,15р F⁄δ                                               (3.1)                              

 

                                                                      

 

    мұндағы a₁ металлдың сызықтық ұлғаю коэффициенті; құбыр материалы қимасының ауданы ;∆t=-   температура ауытқуы ; t_1- ,бастапқы температура; тексеру кезеңі уақытындағы момент; δ құбыр қабырғасының қалындығы.Формуланы басқа түрде көрсетуге болады:

                          P=EF∆t-0,15πр                                               (3.)                                                                                  

 

    Оң мәнді  бойлық тұрақтылық жайында сұрақты қарастыру кезінде созылу емес, ал  сығылу күштемелерін санаймыз.Р≥ мәні кезінде құбыр тік сызықтардан қисық күйге айналады.Бұл айналуды құбыр тік тұрақтылығының жоғалуы, ал тұрақтылық жоғалу кезіндегі күшті-критикалық күш деп атаймыз.

    Бойлық тұрақтылық жайында сұрақ температуралық ауытқу жоғары кезде жұмыс істейтін құбыр құрылысымен байланысты шықты.Құбырды пайдалану қосу алдында және кейін температуралық ауытқуы =, кезінде компрессор станцияларында құбырдағы бойлық күш Р8,0-8,5кН жетеді.