Технологические трубопроводы (стр. 10 )

,

(9.38)

9.6.9. В случае расчета врезки из различных материалов определяющим является материал, дающий наименьшее значение .

9.6.10. Расчетное число полных циклов при вычисляется по формуле:

,

(9.39)

где – число полных циклов с размахами эквивалентных напряжений ;

n – число ступеней амплитуд эквивалентных напряжений с числом циклов на каждой ступени равном ;

‑ коэффициент, равный:

−  для трубопроводов из углеродистой и низколегированной (не аустенитной) стали

;

(9.40)

−  для трубопроводов из аустенитной стали

;

(9.41)

−  для трубопроводов из алюминия, меди, титана и их сплавов

.

(9.42)

 

10  Поверочный расчет трубопроводов на прочность с давлением свыше 10 МПа

Общие положения

10.1.1. Поверочный расчет трубопроводов с давлением свыше 10 МПа производится согласно разделу 9, за исключением формул для расчета напряжений в отводах, тройниках(врезках), приведенных в 9.3 и 9.4. Эти напряжения следует определять согласно нижеприведенным требованиям.

10.1.2. Если трубопровод состоит из участков с давлением ниже 10 МПа и с давлением выше 10 МПа, то требования настоящего раздела применяются только для участков и соединительных деталей с давлением выше 10 МПа.

10.1.3. Все формулы настоящего раздела применимы при отношении толщины стенки к наружному диаметру . В случае, если это соотношение не выполняется, рекомендуется выполнять расчет в соответствии с документом [29].

Определение толщин стенок и допустимого давления

10.2.1. Расчет толщин стенок криогенных трубопроводов производится согласно 7.2.1.

10.2.2. Для всех видов отводов трубопроводов с давлением более в формулу (7.9) подставляется:

; ,

(10.1)

где торовые коэффициенты для внешней, внутренней и нейтральной сторон отвода определяются соответственно по формулам:

.

(10.2)

10.2.3. Для отводов из углеродистой, легированной и аустенитной сталей, температура стенки которых не превышает 350, 400, 450 ºC соответственно, значения коэффициентов формы следует определять по формулам:

,

(10.3)

где

; ;

(10.4)

a – овальность поперечного сечения отвода в %:

.

(10.5)

10.2.4. Для отводов из углеродистой, легированной и аустенитной сталей, температура стенки которых выше 400, 450, 525 ºC, соответственно по формулам:

.

(10.6)

10.2.5. Для отводов, расчетная температура которых более указанной в 10.2.3, но менее указанной в 10.2.4, коэффициенты , , должны определяться линейным интерполированием в зависимости от значения температуры. При этом в качестве опорных величин принимаются значения коэффициентов, соответствующие указанным граничным температурам.

10.2.6. При выполнении расчетов по формулам 10.2.3 ‑ 10.2.4 должны выполняться следующие условия:

−  если значения коэффициентов , , получаются менее единицы, то их следует принимать равными единице;

−  если вычисленное значение превышает единицу, то следует принимать ;

−  при значения коэффициентов формы , , и поправочного коэффициента следует принимать равными их значению при .

10.2.7. Номинальную толщину стенки отвода следует принимать наибольшей из значений, полученных для трех сторон отвода согласно 5.5.2 с соответствующими каждой стороне суммарными прибавками .

Для секторных отводов, изготавливаемых из бесшовных труб, номинальную толщину стенки следует выбирать по внутренней стороне отвода.

10.2.8. Допускаемое давление для отводов вычисляется как наименьшее для внешней, внутренней и нейтральной сторон отвода по формуле:

.

(10.7)

Расчетные напряжения в отводах

10.3.1. Напряжения в отводах определяются для трех сечений А-А, Б-Б, В-В (рисунок 9.1, б)

−  при расчете этапов 1, 5 и 7 напряжения в отводах определяются в соответствии с 9.2.1 – 9.2.12, при этом коэффициенты интенсификации принимаются . Если коэффициент гибкости отвода , то дополнительно для каждого из сечений вычисляется эффективное напряжение по формуле:

;

(10.8)

−  при расчете этапов 2, 6 и 8 напряжения в отводах определяются как наибольшее значение из полученных по формулам:

(10.9)

При и принимается , в остальных случаях .

−  при расчете этапа 3 напряжения в отводах определяются как наибольшее значение из полученных по формулам:

(10.10)

При и принимается , в остальных случаях .

Здесь величина определяется при рабочем давлении.

−  при расчете по этапа 4 напряжения в отводах определяются как наибольшее значение из полученных по формулам:

(10.11)

При и принимается , в остальных случаях .

В приведенных выше формулах:

‑ вычисляется по формуле (9.1)

‑ вычисляется по формуле (9.16)

, ‑ коэффициенты интенсификации напряжений согласно 10.3.2.

‑ определяется по формуле

(10.12)

‑ начальная овальность поперечного сечения отвода, %, вычисляется по формуле (10.5).

Момент считается положительным, если направлен в сторону увеличения кривизны оси трубы.

10.3.2. Коэффициенты интенсификации напряжений , определяются по формулам:

;	(10.13)
,

где величина вычисляется на основе следующих формул:

(10.14)

Коэффициенты вычисляются по формулам:

.

(10.15)

10.3.3. В том случае, когда отсутствуют данные о фактической величине начальной эллиптичности сечений криволинейных труб, расчет напряжений в них по 10.3.1 производится как при , так и при возможном наибольшем значении , принимаемом по техническим условиям на изготовление или по согласованию с заводом-изготовителем.

Если величина начальной эллиптичности , то в расчете напряжений эллиптичность не учитывается (принимается ).

Для низкотемпературных трубопроводов значение начальной эллиптичности сечения следует принимать с увеличением в 1.8 раз.

10.3.4. Напряжения для секторных отводов с числом секторов более двух можно определять по приведенным выше формулам для криволинейных труб. При определении геометрического параметра для секторного колена величина радиуса вычисляется по формуле:

.

(10.16)

Для каждого сечения в качестве расчетного эквивалентного напряжения принимается наибольшее из значений, вычисленных по формулам 10.8 и 9.12.

Для каждого сечения должны выполняться условия статической прочности согласно 9.1.1 и условия циклической прочности согласно 9.6.8.

Расчетные напряжения в тройниках и врезках

10.4.1. Напряжения в тройниках определяются согласно 9.2.1 – 9.2.12 для сечений А-А, Б-Б и В-В (рисунок 9.3), при этом коэффициенты интенсификации принимаются . Для каждого из сечений вычисляется эффективное напряжение по формуле:

−  при расчете по этапам 1, 5 и 7:

,

(10.17)

−  при расчете по этапам 2, 6 и 8:

(10.18)

−  при расчете по этапу 3

(10.19)

−  при расчете по этапу 4

(10.20)

где ‑ вычисляется по формуле (9.1);

‑ коэффициент перегрузки, принимаемый согласно 8.1.15;

, ‑ коэффициенты интенсификации напряжений согласно 10.4.2.

10.4.2. Коэффициенты интенсификации напряжений определяются в зависимости от расчетного сечения и типа тройникового соединения по формулам:

−  для сварных тройников с укрепляющими накладками и без укрепляющих накладок в сечении В-В

(10.21)

−  для сварных тройников с укрепляющими накладками и без укрепляющих накладок в сечениях А-А и Б-Б

(10.22)

−  для штампованных и штампосварных тройников с в сечении В-В

(10.23)

−  для штампованных и штампосварных тройников с в сечениях А-А и Б-Б

(10.24)

Здесь принимается

.

(10.25)

Для сварных тройников с накладкой вместо толщины стенки корпуса следует использовать эквивалентную толщину:

.

(10.26)

11  Расчет трубопровода в режиме испытаний

Общие положения

11.1.1. Минимальная величина пробного давления при испытаниях согласно [38] должна составлять:

, но не менее .

(11.1)

Для вакуумных трубопроводов и трубопроводов без внутреннего избыточного давления следует принимать .

11.1.2. Пробное давление не должно быть выше величины, при которой кольцевые напряжения от пробного давления в стенках труб и деталей превышают значение , определяемое согласно 11.1.3.

Это достигается при выполнении условия:

,

(11.2)

Расчет максимально допустимого пробного давления производится согласно формулам раздела 7, в которых:

−  вместо допускаемого напряжения подставляется допускаемое напряжение для режима испытаний , определяемое согласно 11.1.3;

−  для проектируемых и вновь изготавливаемых трубопроводов прибавка на коррозию и эрозию принимается ;

−  для трубопроводов, находящихся в эксплуатации, прибавка на коррозию и эрозию принимается для фактического срока эксплуатации на момент проведения испытаний. Либо вместо номинальной толщины стенки подставляется фактическая толщина стенки, определяемая на основе статистической обработки результатов измерений толщин стенок, а суммарная прибавка при этом принимается .

Расчет максимально допустимого пробного давления допускается также производить по приближенной формуле:

.

(11.3)

11.1.3. Допускаемые напряжения для режима испытаний вычисляются по формулам:

−  для углеродистых, низколегированных, ферритных, аустенитно-ферритных, мартенситных сталей и сплавов на железоникелевой основе

,

(11.4)

−  для аустенитной хромоникелевой стали, алюминия, меди и их сплавов

.

(11.5)

−  для титановых сплавов

.

(11.6)

Поверочный расчет трубопровода в режиме испытаний

11.2.1. Поверочный расчет трубопровода в состоянии испытаний производится по режиму ПДКОН по этапам 5 и 6 (см. 8.2.1) согласно разделу 9, при этом расчетная модель должна соответствовать работе трубопровода во время испытаний.

11.2.2. В качестве расчетного давления принимается давление испытаний , в качестве расчетной температуры принимается температура продукта во время испытаний. Вес рабочего продукта принимается равным весу среды, которой производятся испытания (вода, газ, воздух и т. д.).

11.2.3. Если проводятся испытания трубопровода без изоляции, то вес изоляции не учитывается.

12  Низкотемпературные (криогенные) трубопроводы

Особенности расчета криогенных трубопроводов

12.1.1. К низкотемпературным (криогенным) относятся трубопроводы с температурой от минус до минус .

12.1.2. Условия прочности на всех этапах полного расчета трубопровода приведены в таблице 12.1. Оценка прочности на этапах 1, 3, 5, 7 не производится. При этом на этапах 2, 3 и 8 должны выполняться все проверки на устойчивость, предусмотренные настоящим стандартом.

12.1.3. Если трубопровод состоит из среднетемпературных и низкотемпературных участков, то производится два расчета трубопровода. Первый как для среднетемпературного, второй как для низкотемпературного. Условия оценки прочности для среднетемпературных участков и соединительных деталей принимаются из первого расчета, а для низкотемпературных участков и соединительных деталей ‑ из второго расчета.

12.1.4. Допускаемые напряжения для низкотемпературных трубопроводов можно определять согласно 5.3.1 при температуре 20 °C.

При необходимости более полного использования резервов несущей способности рекомендуется учитывать низкотемпературное упрочнение материала и определять допускаемые напряжения как для основного металла труб согласно [22], но в этом случае коэффициенты прочности сварных швов , и должны определяться по формулам:

; ;

(12.1)

где ‑ допускаемое напряжение для основного металла с учетом низкотемпературного упрочнения материала [22];

‑ допускаемое напряжение для сварных швов с учетом низкотемпературного упрочнения [22]. При вычислении коэффициент принимают равным 1.0;

, , ‑ коэффициенты прочности сварных швов, вычисляемые согласно 5.4 без учета низкотемпературного упрочнения.

12.1.5. Если криогенный трубопровод проектируется с экранно-вакуумной изоляцией и представляет собой двустенный трубопровод по принципу «труба в трубе» («трубопровод в рубашке»), то необходимо:

−  производить совместный расчет внутреннего и наружного трубопровода в единой расчетной схеме;