Đường ống mà ta chọn là loại ASTM A 106 B schedul 160 có đường kính là danh nghĩa là 8 (inch), đường kính ngoài 8,625 (inch), có bề dày là 0,906 (inch)=23 (mm)
2.2.3.1. Kiểm tra lại độ đày nhỏ nhất của thành đường ống
t = (2.14) Trong đó:
- t là chiều dày nhỏ nhất theo ASME B31.3 (inch); - D là đường kính ngoài cùng đường ống (inch); - S theo ASME B31.1 thì ứng suất cho phép; - E là yếu tố chất lượng;
- p là áp suất thiết kế (psi);
-Y là yếu tố phụ thuộc vào nhiệt độ. Áp dụng cho đường ống trên ta có
t = = 0,107 (inch)
2.2.3.2. Kiểm toán độ bền
a. Ứng suất do áp suất bên trong tạo ra
Sp (2.15) Trong đó:
- P là áp suất bên trong đường ống (psi); - D là đường kính ngoài của ống (inch); - t là chiều dày của ống (inch);
- là tỷ số poisson (thường là bằng 0,3 đối với thép). Áp dụng cho đường ống trên với D= 8,625 (inches), t= 0,906 (inch),
= 0,3 đối với thép , P=580 (psi) thì:
Sp = 0,3 = 680 (psi)= 4688601 (pa)
Sử dụng công thức Ramberg-Osgood’s ta có ứng suất căng sẽ là: = (2.16)
=
= 0,00002344= 0,002344%
Do ống chúng ta chọn là ASTM A 106 B schedul 160 nên ta có: σy =227 (kpa), n=10, r=100,
b. Ứng suất do nhiệt độ
St = E T2-T1) (2.17) Trong đó:
- E là mô đun đàn hồi của thép (N/m2);
- là hệ số giản nở vỉ nhiệt của thép m/m/0C ;
- T2 là nhiệt độ lớn nhất trong quá trình vận hành (0C); - T1 là nhiệt độ môi trường (0C);
Với :E=2.1011 (N/m2
), =12.10-6 (m/m/0C),T2 =360C, T2 =100C thì ta có: St = 2.1011.12.10-6(36-10)
= 62,4 (MPa)
Sử dụng công thức Ramberg-Osgood’s ta có ứng suất căng sẽ là:
=
= 0,000312= 0,0312%
c. Các loại tải trọng tác dụng lên ống
• Tải trọng thẳng đứng của đất lên đường ống chôn (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Trong trường hợp đường ống được chôn trên mạch nước ngầm thì công thức tính lúc này là:
=γ.C (2.18) Trong đó:
- là tải trọng tĩnh của đất lên ống dẫn (pa); - là khối lượng riêng của đất khô (kg/m3);
- C là chiều cao tính từ mặt đất lên điểm trên cùng của đường ống (m).
Theo thông tin về tuyến đường ống và thiết kế sơ bộ C=1,140 (m); =2048 (kg/m3)
= 1,140.2048=23347,2(N/m2 )=3,39(psi)
- Trong trường hợp ống chôn dưới mực nước ngầm thì do ảnh hưởng của lực nâng của nước nên ta có công thức sau:
= . + .C (2.19)
Trong đó - là khối lượng của đất khô lấp (kg/m3); - là chiều cao của nước trên đường ống (m); - là khối lượng riêng của nước (kg/m3); - là hệ số nổi =1-0,33( /C).
Ta tính trong trường hợp ống được chôn ở ruộng lúa nước, nước luôn cao hơn mặt ruộng 0,1(m).
=1000.1,24 +1440.1,140.(1-0,36)=2290,6 (kg/m2)=3,32 (psi)
• Tải trọng động
Tải trọng động là loại tải trọng mà do tác động của các phương tiện giao thông gây ra như bánh xe tải, đường sắt gây ra,… Tải trọng động phụ thuộc vào chiều sâu chôn ống
Bảng 2.2. Tải trọng động
Tải trọng động chuyền cho ống, lb/in2 Tải trọng động chuyền cho ống, lb/in2 Chiều sâu bao phủ(ft) Đường cao tốc H20* Đường ray xe lửa E80+ Sân bay‡ Chiều sâu bao phủ(ft) Đường cao tốc H20* Đường ray xe lửa E80+ Sân bay‡ 1 12,50 -- -- 14 & 4,17 3,06 2 5,56 26,39 13,14 16 & 3,47 2,29 3 4,17 23,61 12,28 18 & 2,78 1,91 4 2,78 18,40 11,27 20 & 2,08 1,53 5 1,74 16,67 10,09 22 & 1,91 1,14 6 1,39 15,63 8,79 24 & 1,74 1,05 7 1,22 12,15 7,85 26 & 1,39 & 8 0,69 11,11 6,93 28 & 1,04 & 10 & 7,64 6,09 30 & 0,69 & 12 & 5,56 4,76 35 & & & 40 & & & * Mô phỏng chiếc xe tải với tải trọng 20 tấn
+ Mô phỏng tải 80000 lb/ft của đường sắt
‡ 180000 pound cho hai bánh , 26 inch khoảng cách giữa lốp và 66 inch khoảng cách giữa tâm trước và tâm sau với mặt đường cứng có độ dày 12 inches và ảnh hưởng không đáng kể của tải trực tiếp trên đường ống bị chôn.
Pp = (2.20) Trong đó:
- Pp là áp suất truyền tới ống (kg/m2 );
- Ps là tải trọng tập trung trên bề mặt đất chôn (kg);
- d là khoảng cách song song tính từ ví trí tải trong trên bề mặt đến đường ống;
- C là độ sâu chôn ống (m) .
Áp suất trên đường ống Pp còn phải nhân thêm với hệ số do sự dao động thay đổi.
Đường ống thiết kế sơ bộ đi qua đường nhựa, đê, đều có ống bảo vệ do đó tải trọng động trên dọc tuyến ống ta chỉ tính tải trọng của máy nông nghiệp trên đoạn ống đi qua cánh đồng. Giả thiết tải trọng lớn nhất trên bề mặt là Ps=1000 (kg).
Khí đó ta có tính được tải trọng động là:
Pp =
= 367,39 (kg/m2 ) = 0,53 (psi) Ống chôn dưới sâu hơn 1 mét do vậy ta hệ số là 1 => Tổng tải trọng lên đường ống là:
P=0,52+3,39=3,91(psi) =26477 (pa) Sử dụng công thức Ramberg-Osgood’s ta có ứng suất căng sẽ là:
=
= 1,323.10-7= 0,00001323% (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
=>Ứng suất dọc trục do áp suất trong, nhiệt độ và tải trọng bên ngoài (bỏ qua quá trình lắp ráp và độ cong của đường ống) gây ra sẽ là :
=0,002344 + 0,0312% +0,00001323% 0,03356% <<3% =>Như vậy đảm bảo về độ bền của đường ống.
d. Độ ô van của đường ống
Đường ống ngầm có xu hướng độ ô van do ảnh hưởng của tải trọng của đất và tải trọng động.
= (2.21) Trong đó :
- D là đường kính ngoài của đường ống; - là độ lệch thẳng của đường ống; - D1 là hệ số độ lệch ;
- K là hệ số nằm;
- P là áp suất trên đường ống do tải trọng của đất và tải trọng động ;
- R bán kính ống ;
- EIeq Độ cứng tương đương vách ống trên mỗi chiều dài của đường ống;
- E modul phản của đất.
= = 0,0054 = 0,0054D < 0,03D
=>Như vậy thì thỏa mãn độ ô van của đường ống.
Chương 3
PHƯƠNG PHÁP THI CÔNG TUYẾN ỐNG TỪ MỎ D14 ĐẾN TRẠM PHÂN PHỐI KHÍ TIỀN HẢI