Характеристика бесшовных труб (ГОСТ 550-75)

Наружный диаметр, мм	Номинальная толщина стенки, мм	Марка стали	Характеристики материала труб
в МПа	в МПа
	4; 5
	4; 5; 6	10 Г2
	4; 5; 6; 8	10 Г2
	4; 5; 6; 7; 8	10 Г2
	4; 5; 6; 7; 8	10 Г2
	6; 7; 8; 9; 10; 11	10 Г2
	6; 7; 8; 9; 10; 11; 12; 14	10 Г2
	6; 7; 8; 9; 10; 11	10 Г2
		10 Г2
	6; 7; 8; 9; 10; 11; 14; 16	10 Г2
	6; 7; 8; 9; 10; 11; 14; 16	10 Г2
	11; 12	10 Г2
	7; 8; 9; 10; 12	10 Г2
	8; 9; 10; 11; 12; 14; 16; 18; 20	10 Г2

Прочность материала при растяжении (сжатии) находят из выражения:

, (7.12)

где – сила, Н, растягивающая трубу на участке площадью F₁ (); – площадь сечения трубы, на которую действует растягивающая сила.

Сокращая числитель и знаменатель составляющих выражения 7.12 на D (для удобства расчетов), получим:

. (7.13)

Откуда толщина трубы равна

. (7.14)

В процессе эксплуатации трубопровода он дополнительно может подвергаться температурным деформациям и гидравлическому удару, который возникает при быстром закрытии задвижек.

При гидравлическом ударе, согласно формуле Н.Е. Жуковского, давление повышается на величину

, (7.15)

где а – скорость звука в нефтепродукте, равная 1000 – 1100 м/с.

При плотности нефтепродукта 900 кг/м³, потерянной скорости 1 м/с и скорости звука 1000 м/с величина составит 900000 Н/м².

Для борьбы с гидравлическим ударом устанавливают на трубопроводах воздушные колпаки, предохранительные клапаны и рекомендуют медленно открывать и закрывать задвижки.

Расчетное значение принимается (0, 4 – 0, 6)∙ или (0, 6 – 0, 8)∙ для обеспечения запаса прочности трубы в пределах 1, 5 – 2, 5.

Пример определения толщины трубы.

Дано: диаметр трубы 108 мм (0, 108 м), давление в трубе 5∙ 10⁶ Н/м²
(5 МПа), материал трубы сталь 10Г2, предел прочности материала при растяжении . Расчетное значение = 0, 5 = 235 МПа.

м или 1, 15 мм.

Округляем расчетное значение толщины трубы до 4 мм. Запас прочности трубы более 3.

Расчет на прочность крепления фланца (путем сварки или болтов) выполняют по формуле

, (7.16)

где – сила, Н, действующая на фланец и отрывающая его; – площадь сварного соединения (здесь – толщина сварного шва, которая принимается равной толщине трубы ).

При установке задвижек на трубопровод пользуются болтовым соединением. Расчет на прочность болтов и выбор их количества производится по формуле

, (7.17)

где – общая площадь поперечных сечений болтов, здесь D_Б – диаметр болтов, м, n – количество болтов.

Более точный расчет труб с учетом коэффициента надежности по материалу (1, 34 – 1, 55) и коэффициента надежности по назначению трубопровода
(1, 0 – 1, 05) приведен в работе [54]. При расчете на прочность стальных трубопроводов необходимо учитывать требования СНиП-2.04.12.86.