Wie kann ich die Spannungen und Grenzwerte für das physikalische Absenken von in Betrieb befindlichen Rohrleitungen berechnen?

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Manchmal sind unterirdische Rohrleitungen aufgrund von vertikaler Reinigung oder seitlicher Wanderung von Bächen (oder anderer Erosion) freigelegt. Eine Möglichkeit besteht darin, die (in Betrieb befindliche) Pipeline auf eine neue Tiefe abzusenken, die eine ausreichende Bodenbedeckung bietet.

Wie kann ich die mechanischen Spannungen am Rohr bestimmen und feststellen, um wie viel die Leitung abgesenkt werden kann? Es ist auch erforderlich zu bestimmen, welche Grabenlänge erforderlich ist, um das Absenken aufzunehmen. Was sind die relevanten Codes oder Standards?

Diese Frage bezieht sich auf Stahlrohrleitungen für Gas und Flüssigkeiten.

Pipeline-Absenkprofil

mechanical-engineering pipelines stresses jmpreiks
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Dies ist eine nette Frage. Wie senken sie ein Rohr ab? Entfernen sie einfach den darunter liegenden Stützboden und lassen ihn sich biegen ...?
Rick unterstützt Monica
Stellen die Punkte im Diagramm Verbindungen von Rohrsegmenten dar?
Trevor Archibald
Ja, Rick. Die Schwerkraft macht das Biegen. Die Rohrleitung wird vorübergehend abgestützt, während der Boden entfernt wird. Die Rohrleitung wird dann allmählich auf den neuen Grabenboden abgesenkt.
jmpreiks
Die Punkte sind nur repräsentative Punkte entlang des Profils, um Tiefenwerte anzuzeigen. Die Rohrleitung ist durch Schweißen verbunden und muss in dieser Analyse nicht dargestellt werden.
jmpreiks

Antworten:

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Dies ist etwas, das ich eher mit Tunneln als mit Rohren und wohl mit kleineren Durchbiegungen betrachtet habe. Hoffentlich hilft es jedoch.

Wenn Sie sich davon überzeugen können, dass die Krümmungsrate relativ gering ist, können Sie die durch das Absenken erzeugte Spannung mithilfe der einfachen Balkentheorie approximieren :

σ=EyR

Wo:

  • E ist der Youngs-Modul
  • y ist der Abstand von der neutralen Achse, an dem Sie die Spannung messen (dh der Radius des Rohrs selbst).
  • R ist der Krümmungsradius .

Mechanisch müssen Sie überprüfen, ob die Spannungen im Rohr entlang der Parabaola, die Ihre Kurve definieren, niemals die Grenzspannung des Rohrmaterials und (wahrscheinlich kritischer) die Kapazität der Verbindungen überschreiten.

Dies ist eine kleine Vereinfachung, und je nach Rohrtyp haben die Verbindungen selbst ein gewisses Spiel.

thomasmichaelwallace
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Danke für die Eingabe, aber es ist etwas komplizierter. Der begrenzende Faktor ist die gesamte Längsspannung der Rohrleitung aufgrund bestehender Bedingungen wie Innendruck sowie der durch Biegung und Dehnung der Rohrleitung auferlegten Spannungen.
jmpreiks
Die obige Spannung wäre die Längsspannung, die durch die Dehnung durch Biegen verursacht wird. Ich stelle mir vor, Innendruck ist in erster Linie eine Ringkraft, trägt also nicht dazu bei?
Thomasmichaelwallace
Die einfache Strahlentheorie funktioniert ziemlich gut, solange die Ablenkungen und Steigungen im Verhältnis zur Länge des Strahls relativ klein gehalten werden. Wenn diese Bedingungen nicht mehr erreicht werden können, muss möglicherweise eine ausgefeiltere Strahlentheorie mit großem Defekt angewendet werden, und ich glaube, dass die Verlegung von Unterwasserpipelines einer der Bereiche ist, in denen solche Analysen normalerweise angewendet werden. Die Analyse ist kompliziert, weil die Dinge nicht mehr linear sind wie in der Standardstrahlentheorie. Da die Analyse so kompliziert ist, werden normalerweise nichtlineare FEM-Programme anstelle von Handberechnungen verwendet.
user16622