Фактическая толщина стенки трубопровода

Толщина стенки стальной трубы

Редакция E-metall Опубликовано 2021-02-06

К основным параметрам трубного проката относят толщину стенки, наружный и внутренний диаметры. Стенки трубопроводов испытывают внутренние нагрузки. Воздействие таких факторов как скорость движения потока в сочетании температурой, расчетным коррозионным износом закладывается при проектировании. При подземной прокладке учитывают воздействие толщи и сезонные подвижки грунта.

В зависимости от металлоемкости стальные трубы бывают облегченные, обыкновенные и усиленные.

По другой классификации: тонкостенные и толстостенные. Формула Барлоу описывает какое давление может выдержать цилиндрический сосуд в зависимости от прочности. Вычисления выглядят следующим образом:

  • P – давление;
  • S – пределы прочности конкретного сплава;
  • t – толщина
  • D – наружный диаметр.

Внешние нагрузки, учитывая протяженность трубопроводов, оказывают значительное воздействие на конструкцию в целом. При надземной прокладке это снег, дождь, ветер. При подземной: горизонтальное и вертикальное давление грунтов. Нормативы устанавливают в каждом географическом районе. Одновременно учитывают показатели материалов гидро- и теплоизоляции.

Коррозийный износ прогнозируют на основе наблюдений. В расчетах применяют данные: начальная толщина элемента трубопровода, ее изменения и интервал времени. Вычислив скорость разрушения за год можно определить необходимые характеристики, исходя из регламентированного срока службы инженерной сети. От расхода металла зависит общий вес конструкций, безопасность опор и креплений.

Классификация труб по толщине стенки

Толстостенность определяют по соотношению стенки к наружному диаметру. В ГОСТ 8734-75 «Трубы стальные бесшовные холоднодеформированные» приведены категории:

  • Особотонкостенные – до 0,5 мм;
  • Тонкостенные – до 1,5 мм;
  • Толстостенные – отношение диаметра к величине стенки имеет значение 6-12,6;
  • Особотолстостенные – коэффициент менее 6.

Холоднокатаные и холоднотянутые трубы производят без предварительного нагрева стали. Показатели прочности достигаются за счет циклов рекристаллизации и приобретения однородной кристаллической решетки.

Горячекатаные

Горячекатаный прокат изготавливают из раскаленных заготовок. При данном способе производства невозможно получить легкую тонкостенную продукцию.

Толщина стенок изделий от 2,5 мм до 75 мм.

При прокатывании через валки структура сплава уплотняется, но сохраняет пластичность. При воздействии внутренних и внешних факторов трубопровод способен частично поглощать и распределять напряжения по всей длине. При транспортировке теплоносителей и горячих сред снижаются теплопотери.

Электросварные

Параметры электросварных труб зависят от характеристик листа или штрипса. Величину подбирают из значений 0,8 – 32 мм. Эти изделия не предназначены для предельных механических и динамических нагрузок, но легко справляются с широким рядом технических задач.

Трубы ВГП – отдельная категория электросварного проката. Они предназначены для обустройства коммунальных инженерных систем, соответствуют нормативным нагрузкам и проходят ряд специальных испытаний. Для определения толстостенности предусмотрено три категории:

  • Легкие;
  • Обыкновенные;
  • Усиленные.

В нормативы закладывают допуски на разностенность для нескольких классов точности. При расчете проекта вычисляют показатели максимально-возможного давления во время аварий и номинального. Существуют специальные программы подбора.

Таблицы толщины стенок стальных труб

Толщина стенки стальной трубы является регламентированной величиной, так как от нее зависит прочность и долговечность трубопроводной системы. В регламентах ГОСТ показатель соотносят со сплавом и диаметром изделия.

Величины приведены в стандартах для каждого вида трубного проката:

  • Бесшовные холоднодеформированные: ГОСТ 8734-75;
  • Бесшовные горячекатаные: ГОСТ 32528-2013;
  • Электросварные: ГОСТ 10704-91;
  • ВГП: ГОСТ 3262-75.

Бесшовные трубы

Наружный диаметр, мм Толщина
стенки, мм
Наружный диаметр, мм Толщина стенки, мм
32 3,5 108 6
60 6 108 10
60 8 114 5
63 4 133 5
68 8 133 6
73 9 140 5
76 5 159 5
76 6 159 6
89 8 159 8
102 5 168 6
102 8 168 14
102 10 219 8
108 4 219 10
108 4,5 219 12
108 5 219 20
114 8 245 8
121 5 273 7
127 12 273 10
133 4 325 8

ВГП трубы

Условный проход Наружный диаметр Толщина стенки труб Масса 1м труб, кг
Лёгких Обыкновен. Усиленных Лёгких Обыкновен. Усиленных
6 10,2 1,8 2,0 2,5 0,37 0,40 0,47
8 13,5 2,0 2,2 2,8 0,57 0,61 0,74
10 17,0 2,0 2,2 2,8 0,74 0,80 0,98
15 21,3 2,35 1,10
15 21,3 2,5 2,8 3,2 1,16 1,28 1,43
20 26,8 2,35 1,42
20 26,8 2,5 2,8 3,2 1,5 1,66 1,86
25 33,5 2,8 3,2 4,0 2,12 2,39 2,91
32 42,3 2,8 3,2 4,0 2,73 3,09 3,78
40 48,0 3,0 3,5 4,0 3,33 3,84 4,34
50 60,0 3,0 3,5 4,5 4,22 4,88 6,16
65 75,5 3,2 4,0 4,5 5,71 7,05 7,88
80 88,5 3,5 4,0 4,5 7,34 8,34 9,32
90 101,3 3,5 4,0 4,5 8,44 9,60 10,74
100 114,0 4,0 4,5 5,0 10,85 12,15 13,44
125 140,0 4,0 4,5 5,5 13,42 15,04 18,24
150 165,0 4,0 4,5 5,5 15,88 17,81 21,63

Электросварные трубы

Наружный диаметр, мм Толщина стенки, мм Наружный диаметр, мм Толщина стенки, мм
16 1,5 89 3,5
18 1,5 89 4
20 1,5 102 4
25 1,5 108 3,5
26 2 108 4
32 1,5 114 4
32 2 127 4
40 1,5 133 4
42 3 133 5
45 1,5 159 4
45 2 159 4,5
48 1,5 159 5
48 2 159 6
51 3 219 5
57 2,5 219 6
57 3 219 8
57 3,5 273 8
76 3 426 10
76 3,5 1020 12
89 3

Расчет толщины стальных труб

Определение параметров толщины стенки труб отопления выполняют по разным методикам. Например, РД 10-249-98 «Нормы расчета стационарных котлов и трубопроводов горячей воды и пара» основана на вводе значений давления и температуры. Калькуляторы рекомендуют применение того или иного сплава автоматически: до 350 Со – Ст .20. Затем к вычислениям добавляют допуск на разностенность и поправки на коррозионный износ.

Положения СНиП 2.04.02-84 «Водоснабжение. Наружные сети» указывает на необходимость разделения участков трубопроводной сети по степени ответственности. Определение величины стенки производят двумя способами:

  • Стойкость к внешним нагрузкам при условии, что внутри находится вакуум;
  • Устойчивость к внутренним нагрузкам при отсутствии внешних.

В промышленных системах закладывают высокие коэффициенты возможных перегрузок. Согласно проектным нормам, инженер должен искать решения по уменьшению веса, а значит по снижению материалоемкости и стоимости системы, в пределах, допустимых нормами безопасности.

Расчет толщины стенки трубопровода

Страница 1 из 2 1 2 >
Anecka konstruktor
Посмотреть профиль
Найти ещё сообщения от Anecka konstruktor

Солидворкер
Посмотреть профиль
Найти ещё сообщения от Солидворкер

Anecka konstruktor
Посмотреть профиль
Найти ещё сообщения от Anecka konstruktor

инженер-механик, оборудование под давлением (pressure vessels, piping, storage tanks)

Рассчитывается, как правило , толщина стенки
Расчет на воздействие давления, с учетом допускаемых напряжений в зависимости от температуры, по обычным формулам для расчета стенки цилиндра дает заниженные значения, т.к. не учитывается плотность среды, условия опирания, вес изоляции, прибавка на коррозию, условия компенсации температурных деформаций.
Хорошо проверяют принятую толщину стенки на воздействие всех параметров такие программы как Аутопайп (Бентли), Цезарь — 2 (COADE), учитывающие давление, температуру, вес, силовые факторы, и рассматривающие трубопровод как стержневую систему.

Более примитивно — подбор по таблицам, имевшимся в каждой приличной проектной организации, и опыту.

Anecka konstruktor
Посмотреть профиль
Найти ещё сообщения от Anecka konstruktor

инженер-механик, оборудование под давлением (pressure vessels, piping, storage tanks)

Anecka konstruktor
Посмотреть профиль
Найти ещё сообщения от Anecka konstruktor

Вложения

СНиП 2.04.12-86Расчет на прочность ст трубопроводов.rar (636.8 Кб, 4448 просмотров)

Thượng Tá Quân Đội Nhân Dân Việt Nam

Как правило, толщина стенки для обвязки чего-либо вообще никем не рассчитывается, ибо давным-давно всё рассчитано — для обычных условий.
Обычно принимается минимальная толщина стенки из прокатываемых или близкая к ней. Исключение — когда задают что-то с супер-давлением.

Неужели трудно написать трубу с чем именно и с каким давлением задали технологи? Вода? Пар? Сжатый воздух? Пиво? Кобылье молоко?

Были бы конкретные ответы.

инженер-механик, оборудование под давлением (pressure vessels, piping, storage tanks)

Как правило, толщина стенки для обвязки чего-либо вообще никем не рассчитывается, ибо давным-давно всё рассчитано — для обычных условий.
Обычно принимается минимальная толщина стенки из прокатываемых или близкая к ней. Исключение — когда задают что-то с супер-давлением.

Неужели трудно написать трубу с чем именно и с каким давлением задали технологи? Вода? Пар? Сжатый воздух? Пиво? Кобылье молоко?

. технологический газ с высоким содержанием сероводорода или нефтепродукт, самовозгорающийся при пропуске и имеющий повышенную коррозионность

— второе немаловажное обстоятельство — от выбора толщины стенки трубопровода в какой-то мере зависят гибкость трубопровода и нагрузки, передаваемые на штуцер аппарата или патрубок насоса, а они жестко нормирубтся

За последние 3-4 годв на двух НПЗ из-за порванных трубопроводов горели две вакуумных колонны на установках крекинга. Одна после 5-часового рожара устояла вертикально, вторая — с большим шумом грохнулась, а вес, как-никак, около 500 тонн

Определение толщины стенки трубопроводов

8.22*. Расчетную толщину стенки трубопровода дельта, см, следует определять по формуле

Толщину стенки труб, определенную по формулам (12) и (13), следует принимать не менее 1/140D_н, но не менее 3 мм для труб условным диаметром 200 мм и менее и не менее 4 мм — для труб условным диаметром свыше 200 мм.

При этом толщина стенки должна удовлетворять условию (66), чтобы величина давления, определяемого по п.13.16, была бы не менее величины рабочего (нормативного) давления.

Увеличение толщины стенки при наличии продольных осевых сжимающих напряжений по сравнению с величиной, полученной по формуле (12), должно быть обосновано технико-экономическим расчетом, учитывающим конструктивные решения и температуру транспортируемого продукта.

Полученное расчетное значение толщины стенки трубы округляется до ближайшего большего значения, предусмотренного государственными стандартами или техническими условиями. При этом минусовый допуск на толщину стенки труб не учитывается.

Проверка прочности и устойчивости подземных и наземных (в насыпи)
трубопроводов

8.23. Подземные и наземные (в насыпи) трубопроводы следует проверять на прочность, деформативность и общую устойчивость в продольном направлении и против всплытия.

8.24. Проверку на прочность подземных и наземных (в насыпи)

трубопроводов в продольном направлении следует производить из условия

8.25. Продольные осевые напряжения сигма_пр.N, МПа, определяются от расчетных нагрузок и воздействий с учетом упругопластической работы металла. Расчетная схема должна отражать условия работы трубопровода и взаимодействие его с грунтом.

В частности для прямолинейных и упругоизогнутых участков подземных и наземных (в насыпи) трубопроводов при отсутствии продольных и поперечных перемещений, просадок и пучения грунта продольные осевые напряжения определяются по формуле

Абсолютное значение максимального положительного Дельтаt_(+) или отрицательного Дельтаt_(-) температурного перепада, при котором толщина стенки определяется только из условия восприятия внутреннего давления по формуле (12), определяется для рассматриваемого частного случая соответственно по формулам:

Для трубопроводов, прокладываемых в районах горных выработок, дополнительные продольные осевые растягивающие напряжения сигма(г)_пр.N, МПа, вызываемые горизонтальными деформациями грунта от горных выработок, определяются по формуле

8.26. Для предотвращения недопустимых пластических деформаций подземных и наземных (в насыпи) трубопроводов проверку необходимо производить по условиям:

8.27. Максимальные суммарные продольные напряжения сигма(н)_пр, МПа, определяются от всех (с учетом их сочетания) нормативных нагрузок и воздействий с учетом поперечных и продольных перемещений трубопровода в соответствии с правилами строительной механики. При определении жесткости и напряженного состояния отвода следует учитывать условия его сопряжения с трубой и влияние внутреннего давления.

В частности для прямолинейных и упругоизогнутых участков трубопроводов при отсутствии продольных и поперечных перемещений трубопровода, просадок и пучения грунта максимальные суммарные продольные напряжения от нормативных нагрузок и воздействий — внутреннего давления, температурного перепада и упругого изгиба сигма(н)_пр, МПа, определяются по формуле

8.28. Проверку общей устойчивости трубопровода в продольном направлении в плоскости наименьшей жесткости системы следует производить из условия

8.29. Эквивалентное продольное осевое усилие в сечении трубопровода S следует определять от расчетных нагрузок и воздействий с учетом продольных и поперечных перемещений трубопровода в соответствии с правилами строительной механики.

В частности для прямолинейных участков трубопроводов и участков, выполненных упругим изгибом, при отсутствии компенсации продольных перемещений, просадок и пучения грунта эквивалентное продольное осевое усилие в сечении трубопровода S, Н, определяется по формуле

8.30*. Устойчивость положения (против всплытия) трубопроводов, прокладываемых на обводненных участках трассы, следует проверять для отдельных (в зависимости от условий строительства) участков по условию

Какой толщины выбрать стальную трубу

При строительстве загородного дома важно провести все коммуникации, к которым относятся системы отопления, канализации и водоснабжения. При строительстве отдельной системы особое внимание уделяется выбору труб. Достаточно часто для трубопроводов выбираются стальные трубы, которые отличаются высокой устойчивостью к механическим воздействиям и возможностью выдерживать высокие температуры. Основными параметрами выбора являются толщина стальной трубы и ее диаметр.

Трубы из стали для различных коммуникаций

Основные характеристики труб из стали

Трубы по способу изготовления подразделяются на следующие виды:

  • бесшовные;
  • электросварные.

Бесшовные трубы могут быть:

  • горячедеформированными. Изготовление таких труб производится из горячих заготовок методом прессования;
  • холоднодеформированными. Трубы такого вида после прохождения через пресс охлаждаются, и именно в таком виде производится их окончательное формирование.

Трубы из стали, изготовленные с помощью пресса

Электросварные трубы также подразделяются на два основных вида:

  • спиралешовные;
  • прямошовные.

Трубы с прямым швом по своим техническим показателям практически не отличаются от бесшовных.

Перед изготовлением спиралешовных труб листы металла закручиваются. Такой способ производства позволяет достичь повышенной прочности труб на разрыв. Спиралешовные трубы используются преимущество для прокладки газопроводов и нефтепроводов в зонах с повышенной сейсмической активностью.

Трубы, изготовленные методом сварки

Основными характеристиками труб являются следующие параметры:

  • диаметр, который бывает внутренним, наружным, условным;
  • толщина стенки.

Основные параметры стальных труб

Все трубы изготавливаются в соответствии с требованиями ГОСТ и могут иметь следующие типовые размеры:

  • электросварные трубы (основной ГОСТ 10707-80) могут иметь диаметр до 110 мм и толщину стенки до 5 мм. Основные размеры труб и соответствующая толщина представлены в таблице;
Диаметр, мм Стенки толщина, мм
5 – 7 0,5 – 1,0
8, 9 0,5 – 1,2
10 0,5 – 1,5
11, 12 0,5 – 2,5
13 – 16 0,7 – 2,5
17 – 21 1,0 – 2,5
22 – 32 0,9 – 5,0
34 – 50 1,0 – 5,0
51 – 67 1,4 – 5
77 – 89 2,5 – 5
89 – 110 4 – 5
  • бесшовные трубы различных видов (основной ГОСТ 9567-75). Изготавливаемые типовые размеры представлены в таблице;
Горячедеформированные трубы Холоднодеформированные трубы
Диаметр, мм Стенки, мм Диаметр, мм Стенки, мм
25 – 50 2,5 – 8,0 4 0,2 – 1,2
54 – 76 3 – 8,0 5 0,2 – 1,5
83 – 102 3,5 – 8,0 6 – 9 0,2 – 2,5
108 – 133 4,0 – 8 10 – 12 0,2 – 3,5
140 – 159 4,5 – 8,0 12 – 40 0,2 – 5
168 – 194 5 – 8 42 – 60 0,3 – 9
203 – 219 6 – 8 63 – 70 0,5 – 12
245 – 273 6,5 – 8 73 – 100 0,8 – 12
299 – 325 7,5 – 8 102 – 240 1 – 4,5
250 – 500 1,5 – 4,5
530 – 600 2 – 4,5

Диаметры стальных труб чаще всего обозначаются миллиметрами, но на практике можно встретить трубы, характеристики которых представлены в дюймах.

Перевести дюймовый диаметр в миллиметровый (или обратно) можно при помощи “Конвертера”.

Более подробно разобраться с соответствием дюймов и миллиметров для различных видов труб поможет видео.

Выбор труб для коммуникаций

Стальные трубы преимущественно используются для проведения систем отопления и водоснабжения. Чтобы самостоятельно определить наиболее подходящий диаметр того или иного трубопровода, необходимо знать технические характеристики трубопровода и формулу для расчета.

Подбор параметров труб для водоснабжения

Диаметр труб для водопровода или канализации определяется с учетом следующих параметров:

  1. длины трубопровода;
  2. пропускной способности;
  3. наличия поворотов в системе.

Определяющим фактором является пропускная способность, которую можно рассчитать по следующей математической формуле:

Правила для расчета пропускной способности

Определив пропускную способность, диаметр можно рассчитать по формуле или подобрать по таблице ниже.

Подбор диаметра по пропускной способности трубопровода

Чтобы избежать сложности математических расчетов, можно воспользоваться рекомендациями специалистов:

  1. монтаж стояка системы должен обустраиваться трубами с диаметром не менее 25 мм;
  2. разводку водопроводных труб можно проводить трубами диаметром 15 мм.

Дополнительно при определении диаметра трубопровода можно ориентироваться на зависимость между длиной трубопровода и диаметром труб, которая выражается следующими характеристиками:

  • если общая длина системы водоснабжения менее 10 м, то подходят трубы диаметром 20 мм;
  • если длина трубопровода находится в пределах 10 – 30 м, то целесообразнее применять трубы с диаметром 25 мм;
  • при общей длине более 30 м рекомендуется использовать трубы, имеющие диаметр 32 мм.

Подбор параметров труб для отопления

При подборе труб для отопления необходимо предварительно определить следующие параметры:

  • разницу температур при входе в систему и выходе (обозначается Δtº);
  • скорость движения теплоносителя по системе (V);
  • количество тепла, требуемого для обогрева помещения определенной площади (Q).

Зная эти параметры, произвести расчет можно по математической формуле:

Расчет диаметра отопительного трубопровода

Чтобы не проводить сложные расчеты самостоятельно можно воспользоваться готовой таблицей для подбора диаметра трубы системы отопления (с инструкцией по ее использованию можно ознакомиться по ссылке).

Подбор диаметра труб по параметрам системы

После определения оптимального диаметра трубопровода толщина стенки трубы определяется в соответствии с вышеуказанными таблицами. Для системы отопления достаточно толщины стальной трубы 0, 5 мм, а для системы водоснабжения 0,5 – 1, 5 мм в зависимости от условий прохождения трубопровода.

3. Расчет остаточного ресурса по минимальной вероятной толщине стенки труб

Расчеты остаточного ресурса трубопроводов по минимальной вероятной толщине стенки труб являются обязательными при оценке остаточного ресурса трубопровода.

3.1 Расчет минимальной вероятной толщины стенки трубопровода

Сплошной контроль элементов трубопровода различными методами вы­полнить не всегда возможно (из-за недоступности некоторых его участков), а в ряде случаев в этом нет необходимости, поэтому применяют выборочный кон­троль и оценку поврежденности по наибольшим размерам выявленных дефек­тов.

По значениям фактической толщины стенки трубы (приводится таблица фактической толщины стенки по результатам диагностики для заданного варианта) определяется среднее значение измеренной толщины стенки трубы (t):

t = , (3.1)

где N – число участков замера (если N tотб и Р > Pраб , (3.5)

где Рраб внутреннее рабочее давление в трубопроводе.

3.3 Расчет остаточного ресурса трубопровода по минимальной вероятной толщине стенки трубы по результатам диагностики.

Определяется средняя скорость коррозии (V) по формуле:

V = , (3.6)

где t – проектная (номинальная) толщина стенок труб, мм;

τ – срок эксплуатации трубопровода.

Вычисляется остаточный ресурс трубопровода (τ) по формуле:

τ = , (3.7)

3.4 Пример расчет остаточного ресурса трубопровода по минимальной вероятной толщине стенки трубы по результатам диагностики.

Исходные данные. Проведено техническое диагностическое обследование нефтегазопромыслового трубопровода, транспортируещего продукты, не содержащие сероводорода, с наружным диаметром 273 мм, номинальной толщиной стенки 10 мм и рабочим давлением 10 МПа. Магистральная часть трубопровода смонтирована из труб по ГОСТ 8731, из стали 20, по ГОСТ 1050. Трубопровод находится в эксплуатации с 1990 г.

Эксплуатационные характеристики трубопровода приняты согласно СП 34-116-97:

– коэффициент несущей способности труб k = 1;

– для стали 20 R =420 МПа, R = 250 МПа;

– коэффициент надежности по назначению трубопроводов γn=1;

– коэффициент условий работы трубопровода, величина которого принимается в зависимости от транспортируемой среды, m2 = 0,75;

– коэффициент надежности по материалу m = 1,55;

– коэффициент надежности по нагрузке f =1,15;

– коэффициент перегрузки рабочего давления в трубопроводе n=1,2;

– коэффициент несущей способности трубы = 1;

– коэффициент условий работы материала труб при разрыве m=0,85;

– коэффициент условий работы материала труб при повышенных температурах m=1;

– коэффициент однородности материала труб k=0,8.

Замеры толщин стенок труб по результатам диагностики представлены в таблице 1.

Таблица 1 – Фактическая толщина стенки (tk) в точках замера по сечению трубы

Номер замеряемого места по схеме

Толщина стенки, мм

Фактическая (tk) в точках замера по сечению трубы

Последовательность расчета

Проверочный расчет толщины стенки трубы по формуле (2.1)

где значение R определяется по формуле:

R=min .

Расчет отбраковочной толщины стенки трубы

Вычисляется отношение .

Определяем t отб по формуле (2.4)

,

где R1 – расчетное сопротивление материала труб и деталей трубопровода, равное

R = R m m k = 4200,80,750,85=214,2 МПа.

Для данных таблицы 1 среднее значение измеренной толщины стенки трубы (t):

t = мм.

Среднее квадратическое отклонение :

= мм .

Минимальная возможная толщина стенки tmin с учетом неконтролиро­ванных участков поверхности для доверительной вероятности 95% применительно ко всем промысловым трубопроводам определяется по формуле:

t = t— 2 = 8,55 — 2·0,513 = 7,52 мм .

Средняя скорость коррозии V :

V = мм/год.

Остаточный ресурс трубопровода составляет:

τ = (года).

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: