Как найти радиус поворота трубы

Гибка трубопровода на специализированных станках — технологический процесс изменения направленности трубы в пространстве под углом. Во время данной процедуры во внутренней точке гиба появляется сжимающее напряжение, а во внешней части — растягивающее напряжение. Чтобы определить правильный радиус сгибания трубы с учетом всех параметров, при котором исключается появление различных деформаций, используют специальные расчеты.

Расчет радиуса гибки трубы с помощью линейки

Для проведения расчетов необходимо взять две жесткие линейки длиною 30 и 50 см. Первоначально измеряется радиус гиба уже изогнутой трубы, который нужно повторить на заготовке. Линейку нужно приложить к исходной трубе и замерить расстояние между линейкой и серединой трубы (рис. 1).

Рис. 1 Измерение ширины в исходной трубе.

Рис. 2. Радиус гибки трубы.

Используя полученные данные замеров линеек, необходимо подобрать подходящие параметры радиуса и диаметра дуги из таблиц 1 и 2.

• А – интервал (ширина) трубы, мм
• D – диаметр дуги, мм
• R — радиус гибки, мм

Таблица 1. Использование линейки 30 см

Таблица 2. Использование линейки 50 см

Вычисления внутреннего и внешнего угла изгиба трубы с учетом значений пружинения

Радиус изгиба трубной заготовки рассчитывается так:

λ= λ +∆λ

при этом:

λ – угол изгиба

∆λ – значение угла пружинения

Расчеты параметра ∆λ:

при этом:

Ro (мм) – осевой радиус изгиба

П = 3,14

n и m – компоненты исчисляются так:

где:

S – толщина стенки детали, мм

Rн – внешний радиус изгиба заготовки, мм

Rо – средний осевой радиус изгиба трубы, мм

Rв – внутренний радиус изгиба трубы, мм

π = 3,14

П – модуль упрочнения материала трубы, кг/мм²

Е – модуль упругости материала трубы, кг/мм²

σо – экстрополированный предел текучести материала трубы, кг/мм²

Внешний и внутренний радиусы изгиба заготовки исчисляется следующим образом:

dн – значение внешнего сечения заготовки (мм)

Таблица 3. Механические характеристики материалов, использующихся для производства труб

Если у вас остались вопросы по теме, задайте их нашему менеджеру:

• По телефону 8-800-555-95-28 (звонок бесплатный по России);
• Отправив заявку на электронную почту zakaz@remontenergo.ru;
• Заполнив заявку внизу страницы.

В сечении I продольные напряжения:

• в конусе

испытывают взаимного влияния. Коэффициенты m представляют собой отношение толщин:

Причем при расчете напряжений в сечении 1 коэффициент m принимается равным m1, в сечении II коэффициент m принимается равным m2.

Для сечения I :

Здесь N – продольная растягивающая сила, обусловленная внешними воздействиями и внутренним давлением; M – изгибающий момент, действующий на конический переход.

2.5.4. Расчет днищ

Днища (заглушки) имеют эллиптическую или близкую к ней форму. Рекомендуемые размеры:

•общая высота Η ≥ 0,4Dн ;

•высота цилиндрической части 0,4Dн;

•радиус эллиптической части R ≥ Dн;

•радиус перехода цилиндрической части в эллиптическую r>Dн, где Dн – наружный диаметр трубопровода.

Расчетная толщина стенки δдн определяется из условия прочности самой напряженной цилиндрической части днища:

• К – длина кривой

Рис.2.21. Параметры горизонтального поворота:

НК – начало кривой; КК – конец кривой; ВУ – вершина угла

Поворот в горизонтальной плоскости образуется путем приложения к будущему криволинейному участку некоторой монтажной нагрузки Р, при этом

изгибаемый участок трубопровода длиной l представляет собой консоль, нагруженную на конце сосредоточенной силой Р, создаваемой, например, трубоукладчиком (рис.2.22). Изогнутая ось консоли имеет форму параболы с переменным по длине радиусом кривизны, минимальное значение которого имеет место в точке условного защемления трубопровода.

Радиус упругого изгиба трубопровода в горизонтальной плоскости из условия прочности определится выражением:

ρгор ≥ 34ΕσDн , (2.155)

и

где σи— максимально допустимые напряжения изгиба, определяемые как

Рис.2.22. Расчетная схема горизонтального поворота

Усилие, необходимое для изгиба трубопровода, равно:

Траншея при горизонтальном повороте отрывается по дуге окружности, характеризуемой уравнением:

Получаемое несоответствие между изогнутой осью трубопровода и осью траншеи должно удовлетворять условию вписываемости трубы в траншею. Как показывают расчеты, наибольшее расхождение осей трубопровода и траншеи

достигается в точке x = 23 l:

где В – ширина траншеи по дну; Dн.и – диаметр заизолированного трубопровода; P – усилие, необходимое для изгиба трубопровода, определяемое по формуле (2.157).

Если трубопровод не вписывается в траншею, т.е. не выполняется условие (2.160), следует увеличить ширину траншеи по дну В или уменьшить

длину изгибаемого участка l, осуществляя требуемый поворот изгибом нескольких участков меньшей длины.

2.6.2. Вертикальный поворот

Различают вертикальный поворот на вогнутом рельефе местности (рис. 2.23) и вертикальный поворот на выпуклом рельефе местности

(рис.2.24).

Рис.2.23. Расчетная схема вертикального поворота на вогнутом рельефе

Рис.2.24. Расчетная схема вертикального поворота на выпуклом рельефе

Радиусы поворотов трубопровода в вертикальной плоскости определяются из двух условий: условия прочности и условия прилегания трубопровода ко дну траншеи под действием собственного веса. Поскольку ось трубопровода, изогнутого под действием собственного веса, представляет параболу, а профи дна траншеи – дугу окружности, зависимости, предложенные ниже, составлены с учетом того, что в точке наибольшей кривизны трубопровода радиус упругого изгиба был больше или равен величине, определяемой по табл.2.10.

На вогнутом рельефе местности радиус ρвог из условия прочности определяется по формуле:

из условия прилегания ко дну траншеи – по формуле:

где α — угол поворота трассы в радианах; qтр – расчетная нагрузка от собственного веса трубопровода, qтр=qм + qиз.

На выпуклом рельефе местности радиус ρвып из условия прочности

2.7. Примеры расчетов

Пример 2.1. Определить толщину стенки трубы для участка газопровода Оренбург-Уфа при следующих исходных данных: Dн= 1020 мм;

р =7,4 МПа; tэ=+19 °С; тип прокладки – подземная.

Решение

1. По табл. 1.1 участок газопровода относится к IV категории, по табл. 1.2 для IV категории m=0,90. По сортаменту (см.приложение Г) для газопровода выбираем трубы, выпускаемые Выксунским металлургическим заводом из

стали марки 10Г2ФБЮ с σв = R1н = 589 МПа и σт = R2н =461 МПа, k1=1,34, kн=1

(табл.2.6).

2. Расчетное сопротивление металла труб по формуле (2.34)

3. Толщина стенки газопровода по формуле (2.36) с коэффициентом надежности по нагрузке от внутреннего давления np=1,1

Нормативные значения температуры наружного воздуха в холодное и теплое

время года: tнx = -15 -20 = 35 °С, tнm = +20 +6 + 26 °С, а расчетные значения tx = -35 -6 + -41 °C; tm = +26 +3 = +29 °C.

Температурный перепад при замыкании трубопровода в холодное время года ∆t x =+19 – (-41) = +60 °С, а при замыкании в теплое время года

∆tm = +19 – (+29) = -10 °С.

В качестве расчетного температурного перепада принимаем наибольшее значение ∆t =+60 °С.

5. Продольные напряжения по формуле (2.40)

σпрN = -1,2·10-5·2,1·105·60+0,3·1,1 7,4 0,9994 = -32,7 МПа. 2 0,0103

Решение

1. Значение кольцевых напряжений σкц по формуле (2.9)

2.Коэффициент, учитывающий двухосное напряженное состояние металла трубыΨ2 по формуле (2.45)

Ψ2 = 1 − 0,75 395376,6 2 − 0,5 395376,6 = 0,093.

3.Проверяем прочность трубопровода в продольном направлении по условию (2.44)

−38,2 ≤ 0,093 395,6

38,2>36,8 МПа, т.е. условие не выполняется.

Увеличиваем толщину стенки трубы до ближайшего большего значения по сортаменту (приложение Г), приняв δн=12,3 мм =0,0123 м, при этом

внутренний диаметр трубы будет равен

Dвн =1020 − 2 12,3 =995,4 мм.

7.Проверяем условие (2.44)

−52,4 ≤ 0,2765 395,5