МНОГОСЛОЙНЫЕ СВАРНЫЕ КОНСТРУКЦИИ И ТРУБЫ

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ДЕФОРМАТИВНОСТИ И УСТОЙЧИВОСТИ СТЕНКИ МНОГОСЛОЙНЫХ ТРУБ

В процессе строительства опытного участка трубопровода из мно­гослойных труб была выполнена широкая программа исследований деформативности и устойчивости стенки многослойных труб. Иссле­дованиям подвергались трубы с концевыми монолитными обечай­ками длиной 1500—1600 мм и монолитными кольцами длиной 250 мм на концах, экспандированные и неэкспандированные.

Ввиду пониженной кольцевой жесткости многослойных труб зна­чительное место было уделено исследованию овализации труб на всех этапах строительства, а именно: при транспортировке в желез­нодорожных вагонах и на трубовозах, складировании, укладке тру­бопровода в траншею, навеске утяжеляющих грузов и засыпке грунтом. Определение овальности труб на каждом этапе строительст­ва осуществлялось путем измерения внутреннего диаметра в пятнадца­ти поперечных сечениях. По данным измерений определялась величи­на овальности

Д = , 100 o/0i

^nom

где Dmax, Omin, ^nom — соответственно максимальный, минимальный и номинальный внутренние диаметры трубы. В расчетах последний диаметр принимаем равным 1380 мм.

При анализе полученных результатов измерений установлено, что после транспортировки геометрия труб не меняется. Следова­тельно, нагрузки, действующие при этих технологических опера­циях, не вызывают остаточных деформаций многослойных труб.

С целью определения овализации труб при складировании послед­ние укладывали в штабели высотой два, три и четыре ряда. Выполня­лись замеры труб нижнего ряда до и после укладки очередного ряда. При разборке штабеля фиксировалась остаточная овальность. Уста­новлено, что от нагрузки одного ряда упругая овальность нижнего ряда увеличивается в среднем на 0,8—1,2 % для труб с монолитными обечайками на концах и на 1,5—2 % для труб с монолитными кольца­ми на концах.

Измерения овальности труб до и после укладки трубопровода бы­ли произведены на 23 трубах. Статистическая обработка этих измере­ний показывает, что в процессе укладки в траншею овальность труб возрастает на 0,7 %.

Засыпка трубопровода грунтом и навешивание на него седловид­ных грузов сопровождается изменением овальности многослойных труб соответственно на 1,5—2 % и 2—2,5 %. Характерно, что при за­сыпке грунтом изменение овальности может вызываться сплющивани­ем трубы как относительно вертикального, так и относительно гори­зонтального сечения. При установке утяжеляющих грузов сплющива­ние происходит только относительно горизонтального сечения.

Измерения прогибов длинных плетей, установленных по концам на опоры, показали, что деформативность многослойных труб в про­дольном направлении такая же как и для труб с монолитной стенкой.

При проведении исследований длинных плетей определялась так­же устойчивость стенки многослойных труб при изгибе от собствен­ного веса. Плеть поднимали двумя трубоукладчиками и изменяя расстояние между ними увеличивали изгибающий момент до значе­ний, при которых многослойная стенка трубы теряла устойчивость.

Были реализованы две схемы нагружения — плеть как балка на двух опорах, с расстоянием между ними 100—110 м, в которой максимальный изгибающий момент действует в середине пролета, и плеть как балка на двух опорах с консолью в 45—55 м, в которой максимальный изгибающий момент возникает на опоре.

Исследования выполнялись на трубах с трех - и четырехслойной стенкой с номинальной толщиной слоя соответственно 5,3 и 4,1 мм. Результаты экспериментов приведены в таблице. Средние значения критического напряжения, потери устойчивости стенки трубы, полу­ченные опытным путем, хорошо согласуются с рассчитанными по формуле

0,22 Eh сткр = ; і

где Е — модуль упругости материала труб, который принимался рав­ным 0,21 ■ 10е МПа; h, г — толщина одного слоя и средний радиус многослойной трубы. Результаты расчетов дают окр = 269,8 МПа при толщине слоя 4,1 мм и акр = 355,4 МПа при толщине слоя 5,3 мм.

Полученные в результате экспериментов данные могут быть ис­пользованы при совершенствовании конструкции многослойных труб, а также для отработки технологии строительства трубопроводов из таких труб.