Результат интеллектуальной деятельности: Магистральная труба нефтепроводов, газопроводов и нефтепродуктопроводов

Изобретение относится к средствам для транспортирования нефти, газа и нефтепродуктов, в частности к магистральным трубам нефтепроводов, газопроводов и нефтепродуктопроводов.

Известна труба магистральная стальная для нефтепроводов и газопроводов (ГОСТ 20295) с поперечным сечением в виде круга, опертая на грунтовое основание (www.steel-snab.ru/truba-stalnaya/elektroswarnaya/magistralnaya- gost-20295.html).

Основными недостатками указанной магистральной трубы являются относительно ограниченная прочность и малая контактность с грунтовым основанием.

Из известных технических решений наиболее близким (прототипом) к заявляемому является труба стальная для магистральных газопроводов, нефтепроводов и нефтепродуктопроводов (ГОСТ 31447-2012) диаметром от 114 мм до 1420 мм, с поперечным сечением в виде круга, опертая на грунтовое основание (www/lador.ru/truba-magistralnaya).

Основными недостатками трубы-прототипа являются относительно ограниченная прочность и малая контактность с грунтовым основанием.

Задачей изобретения является повышение прочности трубы и ее устойчивости при взаимодействии со слабым грунтовым основанием.

Для решения поставленной задачи магистральная труба нефтепроводов, газопроводов и нефтепродуктопроводов с поперечным сечением в виде фигуры постоянной ширины, опертой частью своей поверхности на грунтовое основание, в поперечном сечении труба выполнена в виде треугольника Релло, причем один из углов треугольника Релло, располагается в верхней сводной части трубы, а на грунтовое основание труба опирается одной из граней треугольника Релло.

Сущность изобретения заключается в том, что магистральная труба в поперечном сечении выполнена в виде треугольника Релло, причем один из углов треугольника Релло располагается в верхней сводной части трубы, а на грунтовое основание труба опирается одной из граней треугольника Релло.

Такой новый признак, как выполнение магистральной трубы в поперечном сечении в виде треугольника Релло, позволяет предложенному техническому решению приобрести новое свойство, заключающееся в том, что у магистральной трубы с сечением в виде треугольника Релло при одинаковых площадях сечения с магистральной трубой с сечением в виде круга повышается как наружная, так и внутренняя поверхности, относящиеся к циклоидным оригинальным формам, это придает магистральной трубе более высокую прочность при экстремальных внутренних и внешних нагрузках. Второй новый признак, как расположение одного из углов треугольника Релло в верхней сводной части трубы, позволяет предложенному техническому решению приобрести новое свойство, заключающееся в том, что одна из наиболее жестких зон (угловая зона) треугольника Релло, при подземной укладке магистральной трубы, более эффективно воспринимает внешние вертикальные нагрузки. Из второго нового признака вытекает и третий новый признак, заключающийся в том, что труба одной из своих граней опирается на грунтовое основание, позволяет предложенному техническому решению приобрести новое свойство, заключающееся в том, что среди фигур с постоянной шириной у треугольника Релло самая меньшая контактная поверхность по ширине, равной диаметру (т.е. у треугольника Релло, это третья часть поверхности, а у круга половина поверхности).

Вышеуказанные новые признаки и свойства отсутствуют в известных технических решениях и позволяют предложенному техническому решению достигнуть положительных эффектов, заключающихся в повышении прочности трубы и ее устойчивости при взаимодействии со слабым грунтовым основанием. Все это позволяет утверждать, что предложенное техническое решение соответствует критериям изобретения «новизна» и «изобретательский уровень».

На фиг. 1. показана магистральная труба, поперечное сечение.

Магистральная труба, выполненная в поперечном сечении в виде треугольника Релло, одним из углов 2 располагается в верхней сводной части трубы. На грунтовое основание 3 труба опирается одной из граней 4 треугольника Релло.

Треугольник Релло представляет собой фигуру постоянной ширины, образованную пересечением трех дуг радиуса а, центры которого находятся в вершинах равностороннего треугольника со стороной а.

Из всех фигур заданной постоянной ширины треугольник Релло обладает наименьшей площадью. Если ширина его равна а, то его площадь равна . Следовательно, при равных площадях, треугольник Релло имеет большую ширину по сравнению с кругом. По сравнению с магистральной трубой, имеющей круглое поперечное сечение, магистральная труба, имеющая поперечное сечение в виде треугольника Релло, имеет больший периметр, а следовательно, большую внешнюю и внутреннюю поверхность, что имеет существенное значение для более эффективного рассеяния поверхностных напряжений в стенках трубы, возникающих при экстремальных внутренних и внешних воздействиях.

Поверхность магистральной трубы с поперечным сечением в виде треугольника Релло, по сравнению с магистральной трубой с круглым поперечным сечением, увеличивается более чем на 5%.

У треугольника Релло, по сравнению с кругом той же площади, диаметр почти во всех направлениях, проходящих через центр тяжести фигуры, больше на 5%, за исключением нескольких направлений, где они равны. Следовательно, жесткость предложенной магистральной трубы увеличивается.

Наиболее жесткие участки в реллообразной магистральной трубе формируются в угловых участках, поэтому расположение одного из углов реллообразного сечения магистральной трубы в ее верхней сводной части не только позволяет более эффективно воспринимать внешние вертикальные нагрузки при подземной прокладке магистрального трубопровода, но и более эффективно и надежно воспринимать технологические нагрузки, возникающие в трубах при укладке магистрального трубопровода.

Укладка трубопровода, образованного путем сварки по стыкам отдельных труб, на одну из граней позволяет получить наиболее рациональную контактную поверхность между трубопроводом и грунтовым основанием 3.

Технико-экономическая эффективность предложенного технического решения, по сравнению с прототипом, заключается в повышении прочности магистральной трубы (трубопровода) при воздействии различного рода внешних и внутренних эксплуатационных и технологических нагрузок, а также повышением ее устойчивости при взаимодействии со слабым грунтовым основанием.