Обустройство месторождений

Толщина стенки и масса труб, объём и потери давления в трубопроводе, гидроиспытание, температурное удлинение, объёмы резервуаров и ёмкостей, земляные работы под трубопровод, катодная защита.

13 расчётов

Трубопроводы

Толщина стенки трубопровода (ASME B31.4/B31.8)

Расчётная толщина стенки по формуле Барлоу с коэффициентами ASME B31.4 (нефте- и продуктопроводы) и B31.8 (газопроводы), прибавка на коррозию и допустимое давление для выбранной трубы.

t_min = P · D / (2 · SMYS · F · E · T) + c

Масса труб и внутренний объём трубопровода

Масса погонного метра стальной трубы и всего участка, внутренний объём (объём заполнения) и масса продукта в трубопроводе.

m = π · (D − t) · t · ρ_s = 0.02466 · (D − t) · t [kg/m; D, t in mm]

Потери давления в трубопроводе (жидкость)

Потери давления на трение по Дарси–Вейсбаху (коэффициент гидравлического сопротивления — по Колбруку–Уайту, в ламинарном режиме 64/Re) и на подъём по рельефу; скорость потока и число Рейнольдса.

d = D − 2t; v = 4 · Q / (π · d²); Re = ρ · v · d / μ

Пропускная способность газопровода

Расход газа по давлениям в начале и конце участка — общее уравнение изотермического течения газа с коэффициентом сопротивления по Колбруку–Уайту; скорость газа, среднее давление, число Рейнольдса.

Q_st = (π · d² / 4) · (T_st / P_st) · √[(P₁² − P₂²) · d · R / (λ · L · Z · T · M)]

Гидроиспытание трубопровода: напряжение в стенке

Кольцевое напряжение и его доля от SMYS при испытательном давлении — в точке замера и в самой низкой точке участка, где давление больше на вес столба воды.

P_low = P_test + ρ_w · g · Δz

Температурное удлинение и продольное напряжение трубопровода

Свободное удлинение участка при изменении температуры и продольное напряжение в защемлённом грунтом трубопроводе с учётом внутреннего давления (эффект Пуассона); осевая сила.

ΔL = α · L · ΔT; σ_T = E · α · ΔT

Резервуары и ёмкости

Вертикальный резервуар (РВС): объём и масса по уровню

Объём и масса продукта в вертикальном цилиндрическом резервуаре по уровню взлива, степень заполнения и объём на 1 см уровня.

V = π · D² / 4 · h; M = V · ρ

Горизонтальная ёмкость: объём по уровню

Объём жидкости в горизонтальной цилиндрической ёмкости (РГС, дренажная ёмкость, сепаратор, отстойник) при частичном заполнении: сегмент цилиндра плюс плоские, эллиптические 2:1 или полусферические днища.

A = R² · arccos((R − h) / R) − (R − h) · √(2 · R · h − h²)

Строительные работы

Земляные работы: траншея под трубопровод

Объём выемки траншеи трапецеидального сечения, подсыпка и присыпка трубы мягким грунтом, обратная засыпка местным грунтом и объём грунта в отвале с учётом разрыхления.

A(y) = b · y + m · y²; B = b + 2 · m · H

Защита от коррозии

Протекторная защита: ток и масса анодов

Средний ток защиты по площади, плотности тока и коэффициенту разрушения покрытия и необходимая масса гальванических анодов (протекторов) на срок службы — по методике DNV-RP-B401; число анодов.

f_cm = a + b · t_f / 2 (≤ 1)

Скорость коррозии по потере массы образца

Средняя скорость общей коррозии по потере массы образца-свидетеля (купона) за время экспозиции — в мм/год и mpy; оценка агрессивности среды по NACE SP0775.

CR = 87.6 · W / (ρ · A · t) [mm/yr; W mg, ρ g/cm³, A cm², t h]

Остаточный ресурс по скорости коррозии

Скорость коррозии по двум замерам толщины стенки и остаточный срок службы до отбраковочной толщины; наибольший интервал до следующего контроля.

CR = (t_prev − t_act) / Δτ

Другие направления

Сосуд под внутренним давлением: напряжения и толщина стенки

Кольцевое и осевое напряжения в цилиндрической обечайке сосуда, аппарата или трубы под внутренним давлением, расчётная толщина стенки и допускаемое давление по ГОСТ 34233.2 с учётом коэффициента прочности сварного шва и прибавок.

σ_t = p · (D + s − c) / (2 · (s − c))Из раздела «Механика и оборудование»

Результаты — инженерные оценки по стандартным формулам; для проектных решений сверяйте их с нормативами, проектной документацией и расчётами специалистов. Формулы, перенесённые из исходного набора расчётов, оставлены без изменений, а их ошибки описаны в примечаниях.