Курсовая работа (т): Капитальный ремонт подводного перехода межпромыслового газопровода через реку

Капитальный ремонт подводного перехода межпромыслового газопровода через реку

Введение

В решении экономических и социальных задач трубопроводный транспорт приобрел важное народнохозяйственное значение.

Транспортировка газа по межпромысловым газопроводам вызывает необходимость в обеспечении надежной работы трубопроводных систем.

Отказы на трубопроводах наносят не только большой экономический ущерб из-за потерь продукта и нарушения непрерывного процесса производства в смежных отраслях, но могут сопровождаться загрязнением окружающей среды, возникновением пожаров и даже человеческими жертвами.

При транспортировке больших объемов продукта, высоких давлениях необходимо обеспечивать надежность межпромысловых трубопроводов и предупреждение отказов, аварий. Естественное старение магистральных нефтепроводов и в связи с этим значительное повышение требований к их экологической безопасности - характерные особенности условий работы трубопроводного транспорта газа. Эти моменты и определяют основные направления совершенствования системы предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций в отрасли

Качество выполнения работ по капитальному ремонту во многом определяется совершенством применяемых машин и механизмов, качественной организацией операционного контроля на всех этапах работ и, наконец, грамотным выполнением требований технологии ремонта.

При обнаружении дефектов появляется необходимость в обосновании тех или иных способов восстановления работоспособности межпромыслового газопровода (капитальный ремонт или выборочный ремонт дефектов, подлежащие немедленному устранению, расположены на значительном удалении друг от друга).

В разделе «Диагностика» освещён вопрос о назначении, устройстве и принципах действия различных диагностических устройств типа приборного комплекса дефектоскопа "MAGNESCAN HR" и комплекса "CALIPER"

В «Расчётном» разделе представлены вычисления, необходимые для определения необходимой толщины стенки трубопровода и количеству пригрузов.

В «Специальном вопросе» рассмотрен новый сварочный аппарат. Установка состоит из источника питания сварочной дуги ВДУ-500 «Урал-Орбита» производства ЗАО «Уралтермосвар», самоходной сварочной головки Polycar-Pipe фирмы Polysoude (Франция), блока управления головкой с пультом дистанционного управления, и комплекта направляющих поясов для труб различного диаметра.

В разделе «Безопасность и экологичность проекта» описываются мероприятия по технике безопасности для монтажников, сварщиков и водолазов.

1. Общая часть

.1 Общие сведения о районе

Данный участок межпромыслового газопровод расположен на территории месторожденья ****, расположенного в приполярной части Западно-Сибирской низменности, между реками Ныда и Правая Хетта, простирается в направлении на юг от побережья Обской губы.

Административно месторождение расположено на территории Надымского района Ямало-Ненецкого АО. Город Новый Уренгой расположен на востоке в 120 км, на юго-западе на расстоянии 90 км расположен г. Надым и пос. Старый Надым, на северо-западе в 85 км - пос. Ныда и Нумги, на юго-востоке в 25 км - пос. Пангоды [1]..

На севере района проходят магистральные газопроводы Центрального направления (Ямбург-Западная граница РФ, Ямбург-Тула, Ямбург-Поволжье, Ямбург-Елец), а на юге как Ценрального, так и Северного. С Центральным направлением связаны газопроводы Уренгой-Ужгород и Уренгой-Центр, а с Северным - ****-Надым-Пунга, Уренгой-Грязовец, Уренгой-Петровск, Уренгой-Новопсков [1].

В орографическом отношении район работ представляет полого-холмистую слабо расчлененную равнину с абсолютными отметками рельефа от 7 до 60 м. В долинах рек и на побережье Обской губы отметки являются наименьшими. Сейсмически район неактивен [1].

Гидрографическая сеть в районе работ представлена несудоходными реками с притоками. На севере - р. Ныда с левым притоком Хэяха, на юге - Правая Хетта (приток р. Надым) с левыми притоками Пангода, Хабитосе [1].

Климат района субарктический, характеризуется продолжительной суровой зимой с метелями и коротким прохладным летом. Среднегодовая температура составляет -5,60С. Наиболее холодными месяцами являются январь и февраль со среднемесячной температурой -300С. Лето короткое со средней температурой июля +130С [1].

Среднегодовое количество осадков составляет 300-400 мм, из них основное количество выпадает в летне-осеннее время. Преобладающее направление ветров северное и северо-восточное. Сила ветра в среднем от 8 до 12 м/сек. Толщина снежного покрова в понижениях рельефа достигает одного метра, а на открытых участках - до 30 см. Продолжительность снежного покрова от 200 до 240 дней. Период отопительного сезона с 1 сентября по 1 июня, продолжительность - девять месяцев [1].

Район расположен в лесотундровой зоне. Леса приурочены в основном к долинам рек, где произрастают лиственница, ель, карликовая береза и кустарниковая ива [1].

В районе работ отмечается двухслойное строение мерзлой толщи. Кровля современной мерзлоты в зависимости от грунтовых условий залегает на глубине от 1 до 10 м, а толщина изменяется от 15 до 50 м. Древняя мерзлота, представляющая основную часть многолетнемерзлых пород (ММП), начинающая с глубины 45 м, кончается на глубине 350 м, охватывает песчаные отложения нижней части некрасовской серии, тавдинскую и люлинворскую свиты. Льдистость пород изменяется от 20 % до 55 %. Суммарная толщина наиболее льдистых отложений составляет от 200 до 300 м. Температура грунтов изменяется от минус 30С до минус 10С на подошве годовых теплооборотов. Древняя мерзлота в основном имеет температуру минус 0,50С, её площадное распространение носит сплошной характер, с надмерзлотными и межмерзлотными таликами под руслами рек и под озерами [1].

Сезонное протаивание ММП начинается в конце мая - начале июня и заканчивается в середине сентября - начале октября. Средняя глубина протаивания составляет от 0,8 до 1,5 м. Из специфических форм мерзлотного рельефа встречаются поля протаивания [1].

Основным источником водоснабжения служат подземные воды межмерзлотного горизонта, развитого по всей площади [1].

Надмерзлотные породы сезонно-талого слоя залегают близко к земной поверхности и накапливаются, как правило, непосредственно под кровлей мёрзлой толщи и, реже, на подстилающих талых глинах и суглинках [1].

.2 Гидрогеологическая характеристика месторождения

Наиболее полно гидрогеологическая характеристика комплекса на севере Тюменской области изучена в Надым-Пурской и Пур-Тазовской нефтегазоносных областях (Северная и Южная группа месторождений) и в меньшей степени на Ямальском и Гыданском полуостровах (Арктическая группа) [1].

.3 Основные характеристики подводного перехода

·        длина подводного перехода - 153 м       ;

·        ширина русла - 30 м;

·        максимальная глубина реки - 3 м;

·        максимальная глубина разрабатываемой траншеи - 3,4 м;

·        характеристика трубы - 1420´20 мм;

·        рабочее давление - 7.5 МПа;

Течение реки - 0,5 м/с. Футеровка: сплошная, деревянными рейками. Балластировка: чугунными грузами, марка СЧ-15. Река Б. Я. не судоходная.

2. Расчётный раздел

2.1 Расчет толщины стенки трубопровода

В общем случае толщину стенки трубопровода d можно определить следующим образом [2]:

,

где  - коэффициент двухосного напряженного состояния металла труб;

 - коэффициент надежности по нагрузке от внутреннего давления, nр=1,1;

р - внутреннее давление в трубопроводе;н - наружный диаметр трубопровода;

 - расчетное сопротивление материала и его можно рассчитать по формуле

,

где - нормативное сопротивление материала, зависящее от марки стали, =sв=550МПа;- коэффициент условий работы трубопровода, для первой категории трубопроводов m=0,75        [1];

 - коэффициент надежности по металлу, для данной марки стали к1=1,47;

 - коэффициент надежности по назначению, для трубопровода с условным диаметром 1420 мм и внутренним давлением 7,5 МПа =1,15;

 МПа;

Коэффициент =1 при сжимающих продольных осевых напряжениях sпр N>0.

При sпр N<0  определяется по формуле

.

Первоначально принимаем  y1=1.

Рассчитаем предварительную толщину стенки

Уточняем это значение по ГОСТ и принимаем δ=20 мм.

Продольные осевые напряжения рассчитаем по формуле

,

где Dt - расчетный перепад температур;

m - коэффициент Пуассона, m=0,3;

- коэффициент линейного расширения металла,

=1,2×10-5 1/0С;

Е - модуль Юнга, Е=2,06×105 МПа;

 - коэффициент надежности по температуре, =1,1;

Dвн - внутренний диаметр трубопровода.

мм;

Расчетный перепад температур Dt

,

 .

Рассчитаем продольные напряжения

Так как для  (-)>0 =1 и данный случай уже рассчитан, то рассчитаем значение коэффициента двуосного напряженного состояния для  (+)<0

y

Для данного значения коэффициента y1 рассчитаем толщину стенки

Окончательно принимаем трубу 1420×20.

.2 Проверка толщины стенки на прочность и деформацию

Прочность в продольном направлении проверяется по условию [14]:

çsçyR,

где y- коэффициент, учитывающий двухосное напряженное состояние металла труб, при растягивающих осевых продольных напряжениях (s0) y=1,0 , при сжимающих (s<0) определяется по формуле

y=,

где s-кольцевые напряжения в стене трубы от расчетного внутреннего давления,

s=,

s=,

y=.

s=245,84<268,4 МПа, что удовлетворяет условию;

s=ç-6,7ç<2,6 МПа, условие выполняется.

Для предотвращения недопустимых пластических деформаций трубопроводов проверку производят по условиям

ç sçy,

,

где s-максимальные продольные напряжения в трубопроводе от нормативных нагрузок и воздействий;

y-коэффициент, учитывающий двухосное напряженное состояние металла трубы;

-кольцевые напряжения в стенках трубопровода от нормативного внутреннего давления;

-нормативное сопротивление материала, зависящее от марки стали, =sт=360МПа;

s=Dt±,

где =5000м - упругого изгиба оси трубопровода

Для проверки по деформациям находим:

)кольцевые напряжения от действия нормативной нагрузки - внутреннего давления

;

МПа.

Коэффициент y определяется по формуле

y,

y.

Условие  выполняется 220МПа;

)продольные напряжения

при   <0,       y=0,14,

>0,       y,