Экономическая эффективность при строительстве предварительно напряженных газопроводов и нефтепроводов большого диаметра c учетом экономии материала из стали

Аннотация

В данной статье рассматривается исследования нефтегазового сектора, где проводятся работы над дальнейшим развитием нефтегазового комплекса страны по прогнозированию и выявлению новых перспективных месторождений нефти и газа, ускорению их разведки, разработка и вводы в эксплуатацию.

Сегодня Казахстан занимает ключевое место в решении всех важнейших вопросов современной мировой политики нефтегазового сектора. Нефть является символом независимости Казахстана. Благодаря политике, проводимой руководством страны, Казахстан стал одним из наиболее влиятельных государств на евразийском пространстве.

В нефтегазовом секторе проводятся работы над дальнейшим развитием нефтегазового комплекса страны по прогнозированию и выявлению новых перспективных месторождений нефти и газа, ускорению их разведки, разработка и вводы в эксплуатацию.

Достижение устойчивого развития во многом зависит от создания высокоэкономичных, надежных и рентабельных технологий, проектных и конструктивных решений.

В связи с чем исследование, направленное на оценку напряженного состояния и разработке инженерного метода расчета в условиях экономии материала, является весьма актуальной технической задачей [1]

Затраты на данную конструкцию включают в основном в себя затраты и монтажа материалов, которые являются основными показателями принятых решений.

Для оценки экономической эффективности предварительно напряженных трубопроводов на практике применяются различные методики [2,3,4,5].

Если в одном случае экономическая эффективность предварительно напряженных оболочек определяется отношением суммарной толщины оболочки д_с и обмотки 5_п к толщине аналогичной оболочки 5₀ , выполненной без предварительного напряжения [2,3].

Для оценки эффективности предварительного напряжения оболочки воспользуемся соотношением:

Э = ^2, (1)

P

CT

где Э- эффективность предварительного напряжения;

P_cilHT ~ давление, соответствующее пределу текучести материала стенки

предварительно напряженной оболочки;

P_ct - давление, соответствующее пределу текучести материала сплошной

оболочки с эквивалентной толщиной.

Давление, соответствующее пределу текучести материала стенки предварительно напряженной оболочки, будет иметь вид:

2/га, P _ Ie о спит ⁰⁰⁰⁶

(2)

R_fC ²~^т

Учитывая, что

Ic

^Л0.004р ^2-к J

/ Л'¹

(1-к + к²) 2

имеем

Давление в сплошной оболочке с эквивалентной толщиной стенки ( к = 0.5) :

^2кАе

P

спит

"0.004V

...2-к]

/ \ ^т~\

(1 -к + к²р 5_0г

0.006

(3)

(4)

Значения приведенной толщины проволочной обмотки S_on в формуле 4(4) определяется из выражения:

S 2 1+i

5³

а

sin² ае¹-⁵⁸¹"’ + 5 sm² ^°°°^

^ос Cl ^л

+ 5 5 (A (^^)'^,W]-A + p)^HV_t)-^05;:n>«-^{0 002} _

ОС on' C ^у 2 Jc ⁷

-2кА^А

^с 2-к

—0.002+8,

2-к ¹

(5)

'Ipn

_S2 л Z⁰-⁰⁰⁴

+ 5 А (

^{ос с} 2-к

т_с~1 0.006

P (1 - А + /6²) 2 (1 - 2к)е~^ ₌ о

а напряжение намотки в выражении 5(5) определяется по формуле

"0004 Y^v ч 2 - к _?

су = <т(1-|іт)+ 0.002Е = Л

Iwl^v*⁷ C

т—1

(1 - к + к² р (1 - jim) + 0.002/s

(6)

Результаты расчета магистральных трубопроводов из стали марки
17ГС с т_с =0.114, с A_c =70, диаметром 1220мм, толщиной стенки 12.5 мм с
намоткой из проволоки марки 65Т с т =0.020 с диаметром Змм в виде
п

зависимости эффективности предварительного напряжения от параметра напряженного состояния представлены в соответствии с рисунком 1. [6]

Параметр напряженного состояния К, безразмерное

Рисунок 1 - Зависимость эффективности предварительного
напряжения

от параметра напряженного состояния (точка перехода от сплошной к пунктирной линии показывает достижение Этах)

Анализ рисунка 1 показывает, что максимальная эффективность от предварительного напряжения достигается при к близкой к 1.0.

В заключении можно заметить, что для каждого из материалов труб существует определенное оптимальное значение к_опт , обеспечивающего максимальную эффективность Э_1тах . C увеличением показателя степени упрочнения т , повышением значения константы материала А величина оптимального напряженного состояния уменьшается.

Список литературы:

1. Жанабай Н.Ж., Утелбаева А.Б., Салимов Ф.Р. Преимущество и экономическое обоснование применения предварительного напряжения при строительстве газо-нефтепроводов большого диаметра// Мультидисциплинарный научный журнал «Архивариус» XXXVIII Международная научно-практическая конференция/«Наука в современном мире» 20 января 2019г., - г. Киев, 2019.- С. 57-89.
2. Беленя Е.И. Предварительно напряженные несущие металлические конструкции. - M.: Стройиздат, 1975. - 415 с.
3. Беленя Е.И., Астряб С.М., Рамазанов Э.Б. Предварительно напряженные металлические листовые конструкции. - M.: Стройиздат, 1979.- 192 с.
4. Воеводин А.А. Предварительно-напряженные системы элементов конструкций. - M.: Стройиздат,- 1989. - 298 с.
5. Смирнов А.И. Об эффективности бандажирования труб и цилиндрических сосудов // Пробл. прочности. - 1983, №12. - С. 77-79.
6. Жанабай Н.Ж. кандидатская диссертация «Оценка напряженного состояния предварительно напряженной цилиндрической оболочки с учетом конструктивных параметров» - Республика Казахстан 2007г.